TWI397604B - 捲取式真空成膜裝置 - Google Patents

Description

捲取式真空成膜裝置

本發明係關於一種在減壓環境下，一邊使連續捲出之絕緣性基板密接於冷卻用輥並使該基板冷卻，一邊將金屬膜蒸鍍於該基板並予以捲取之捲取式真空成膜裝置。

習知有一種捲取式真空成膜裝置，係一邊將從捲出輥連續捲出之長形的原料薄膜(基材)捲繞在冷卻用筒輥(canroller)，一邊使來自與該筒輥相對向配置之蒸發源的蒸發物質蒸鍍在基材上，並以捲取輥捲取蒸鍍後之基材者(參照例如專利文獻1)。

在該種真空成膜裝置中，為了防止蒸鍍時之基材的熱變形，而使基材密接於筒輥之周面，一邊使之冷卻一邊進行成膜處理。因此，如何確保基材對筒輥之密接作用成為重要之課題。

因此在專利文獻1記載之捲取式真空成膜裝置中，揭示有一種方法，係在筒輥與捲取輥之間配置與基材之成膜面接觸的輔助輥，並在該輔助輥與筒輥之間施加直流電壓，藉此使基材對冷卻用筒輥靜電性密接。藉此，可獲得基材對筒輥之密接作用，因而有效地防止蒸鍍時之基材的熱變形。

另一方面，在上述構成之捲取式真空成膜裝置中，因殘存於成膜後之基材的電荷之影響，而會有在以捲取輥進行之基材的捲取時，在基材產生皺褶而無法適當地進行捲 取的問題。為解決該問題，已知有一種方法，係設置藉由電漿處理將成膜後之基材予以除電的除電單元，並且在進行基材之捲取前藉由該除電單元將基材所帶之電荷予以去除(參照例如專利文獻2)。

(專利文獻1)日本專利3795518號公報(專利文獻2)WO2006/088024號公報

然而，在具備前述除電單元之真空成膜裝置中，會有以下問題：電漿中之電子或離子等帶電粒子從除電單元漏出，因而造成施加於筒輥與輔助輥之間的偏壓電壓之變動，使基材對筒輥之密接作用不穩定。

例如，將筒輥作為正極、將輔助輥作為負極來施加偏壓電壓時，由於從除電單元飛來之電子到達筒輥，因而造成筒輥之電位降低，對基材之靜電引力會降低。因此，筒輥與基材之間的密接力會降低，因而有使基材產生熱變形之虞。

為了抑制以上問題之產生，雖可考慮將除電單元設置在儘可能離開筒輥之位置，但如此不僅裝置之設計自由度會變小，而且會導致裝置之大型化，因此並非現實上之措施。

本發明係鑑於上述問題點而研創者，其目的在於提供一種不會造成裝置之大型化且可防止起因於帶電粒子從除電單元漏出而造成基材之熱變形的捲取式真空成膜裝置。

本發明之捲取式真空成膜裝置係將金屬膜予以成膜在絕緣性之基材者，其具備：真空槽、搬送機構、冷卻用輥、成膜手段、輔助輥、電壓施加單元、除電單元及電荷捕捉體。

前述搬送機構係在前述真空槽之內部搬送前述基材。前述冷卻用輥係與前述基材密接並將該基材予以冷卻。前述成膜手段係與前述冷卻用輥相對向配置，並將金屬膜成膜在前述基材。前述輔助輥係與前述基材之成膜面接觸並導引該基材之行進。前述電壓施加單元係將直流電壓施加在前述冷卻用輥與前述輔助輥之間。前述除電單元係藉由電漿處理將前述基材予以除電。前述電荷捕捉體係設置在前述冷卻用輥與前述除電單元之間，而捕捉從前述除電單元往前述冷卻用輥之帶電粒子。

本發明之一實施形態的捲取式真空成膜裝置係將金屬膜予以成膜在絕緣性之基材者，該捲取式真空成膜裝置係具備：真空槽、搬送機構、冷卻用輥、成膜手段、輔助輥、電壓施加單元、除電單元及電荷捕捉體。

前述搬送機構係在前述真空槽之內部搬送前述基材。

前述冷卻用輥係與前述基材密接並將該基材予以冷卻。

前述成膜手段係與前述冷卻用輥相對向配置，並將金屬膜成膜在前述基材。

前述輔助輥係與前述基材之成膜面接觸並導引該基材之行進。

前述電壓施加單元係將直流電壓施加在前述冷卻用輥與前述輔助輥之間。

前述除電單元係藉由電漿處理將前述基材予以除電。

前述電荷捕捉體係設置在前述冷卻用輥與前述除電單元之間，而捕捉從前述除電單元往前述冷卻用輥之帶電粒子。

在前述捲取式真空成膜裝置中，在冷卻用輥與除電單元之間設有用以捕捉從除電單元往冷卻用輥之帶電粒子的電荷捕捉體。前述電荷捕捉體係阻止從除電單元漏出之帶電粒子到達冷卻用輥，以抑制冷卻用輥之電位的變動，以穩定地保持對基材之靜電力。藉此，可穩定地保持基材與冷卻用輥之間的密接力，並防止基材之熱變形。

前述捲取式真空成膜裝置亦可復具備帶電粒子照射手段。

前述帶電粒子照射手段係將帶電粒子照射在成膜前之前述基材。

根據該捲取式真空成膜裝置，可提高前述基材對前述冷卻用輥之密接性。藉此，可更有效果地防止基材之熱變形。

前述捲取式真空成膜裝置係可由連接於接地電位之金屬製的網狀板來構成前述電荷捕捉體。

在該捲取式真空成膜裝置中，可提高帶電粒子之捕捉 效果。而且，可有效地利用除電單元與冷卻用輥間之間隙，藉此避免裝置之大型化。

前述捲取式真空成膜裝置亦可復具備檢測手段。

前述檢測手段係用以電性檢測出成膜在基材之金屬膜中之針孔(pin hole)。

在該捲取式真空成膜裝置中，藉由前述電荷捕捉體之設置，可防止冷卻用輥之電位變動。因此，可由前述檢測手段穩定地檢測出金屬膜中之針孔。

以下，參照圖式說明本發明的實施形態。在本實施形態中，捲取式真空成膜裝置係以採用蒸鍍物質之蒸發源來作為成膜源(例如供薄膜電容器之製造用者)的捲取式真空蒸鍍裝置為例加以說明。

第1圖係本發明實施形態之捲取式真空蒸鍍裝置1100的概略構成圖。捲取式真空蒸鍍裝置10具備：真空槽11、基材12之捲出輥13、冷卻用筒輥14、捲取輥15、及蒸鍍物質之蒸發源16。

真空槽11係經由配管連接部11a、11c連接在未圖示之真空泵等真空排氣系統，其內部係經減壓排氣為預定之真空度。真空槽11之內部空間係由區隔板11b區隔成配置有捲出輥13、捲取輥15等之室、及配置有蒸發源16之室。

基材12係由裁切成預定寛度之長形的絕緣性薄膜所構成，在本實施形態中，雖使用OPP(oriented polypropylene；有向聚丙烯)薄膜、PET(polyethylene terephthalate；聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜、PPS(polyphenylene sulfide； 聚苯硫醚)薄膜等塑膠薄膜，但除此之外例如紙片等亦可適用。

基材12係由捲出輥13捲出，並經由複數個導引輥17、筒輥14、輔助輥18及複數個導引輥19而捲繞在捲取輥15。其中，捲出輥13及捲取輥15係對應本發明之「搬送機構」。

筒輥14係呈筒狀且為鐵等之金屬製，在內部具備使冷卻媒體循環之冷卻機構及使筒輥14旋轉驅動之旋轉驅動機構等。在筒輥14之周面，以預定之繞角捲繞有基材12。捲繞在筒輥14之基材12，係在其外面側之成膜面以來自蒸發源16之蒸鍍物質而成膜之同時、藉由筒輥14所冷卻。

蒸發源16係具備收容蒸鍍物質且以電阻加熱、感應加熱、電子束加熱等公知手法將蒸鍍物質加熱蒸發之機構。蒸發源16係配置在筒輥14之下方，並使蒸鍍物質之蒸氣產生。蒸鍍物質之蒸氣係附著在與蒸發源16相對向之筒輥14上的基材12上。藉此，在基材12之表面形成有蒸鍍物質之被膜。

蒸鍍物質係除了Al、Co、Cu、Ni、Ti等金屬元素單體以外，亦適用Al－Zn、Cu－Zn、Fe－Co等二種以上之金屬或多元系合金。蒸’發源16並不限定1個，亦可設置複數個。

本實施形態之捲取式真空蒸鍍裝置10復具備圖案形成單元20、電子束照射器21、直流偏壓電源22(第2圖)及除電單元23。

圖案形成單元20係用以對基材12之成膜面形成區劃金屬膜之蒸鍍區域用的油圖案(遮罩)者，圖案形成單元20係設置在捲出輥13與筒輥14之間。油圖案係形成為沿著該基材之長邊方向(行進方向)連續地將金屬膜形成於基材12之成膜面的形狀。

電子束照射器21係對應本發明之「帶電粒子照射手段」，係用以將電子束作為帶電粒子照射在基材12，而在成膜前使基材12帶負電者。在本實施形態中，係構成為使電子束一邊朝基材12之寬度方向掃描一邊照射，在避免基材12因局部性電子束的照射而受到加熱損傷之同時，有效率地使基材12均勻帶電。

第2圖係直流偏壓電源22之構成圖。直流偏壓電源22係將預定之直流電壓施加在筒輥14與輔助輥18之間者，其對應本發明之「電壓施加手段」。在本實施形態中，筒輥14係連接在正極，輔助輥18係連接在負極。藉此，照射有電子束且帶負電之基材12係因靜電吸引力而電性吸附並密接在筒輥14之周面。再者，直流偏壓電源22可為固定式或可變式。

在蒸發源16之正上方位置，金屬材料被蒸鍍在基材12之成膜面。由於形成在基材12之金屬膜係沿基材12之長度方向延續，因此被導引至輔助輥18之基材12係藉由其成膜面上之金屬膜與輔助輥18之周面的接觸，使被包夾在金屬膜與筒輥14之間的基材12極化，而在基材12與筒輥14之間會產生靜電之吸附力，以謀求兩者之密接。

在本實施形態中，在該直流偏壓電源22連接有針孔檢測器24，該針孔檢測器24係用以電性檢測出形成在基材12上之金屬膜中之針孔。該針孔檢測器24係對應本發明之「檢測手段」，且構成為例如藉由流通於基材12上之金屬膜的電流之電阻變化而檢測出該金屬膜中之針孔。

另一方面，除電單元23係配置在筒輥14與捲取輥1155之間，且具有對因來自電子束照射器21之電子照射及來自直流偏壓電源22之電壓施加而帶電之基材12進行除電的功能。作為除電單元23之構成例係採用使基材12通過電漿中，藉由離子碰撞(bombardment)處理將基材12予以除電之機構。

第3圖係顯示除電單元23之一構成例，第3圖A係與基材之行進方向垂直之剖視圖，第3圖B係與基材之行進方向平行之剖視圖。除電單元23係具備：金屬製之框架30，係具有可供基材12通過之狹槽30a、30a；二對電極31A、31B、32A、32B，係在該框架30內隔著基材12而相對向；及導入管33，係將氬等處理氣體導入框架30內。

框架30係連接於直流電源34之正極，且連接在接地電位E2。另一方面，各個電極31A、31B、32A、32B係由軸狀之電極構件所構成，且分別連接在直流電源34之負極。如第4圖所示，在該等各電極之外周圍，由複數個環狀之永久磁鐵小片35所構成之磁鐵組塊36係以複數組反覆SN－NS－SN－…之方式，沿著電極之軸方向使極性彼此反轉而安裝者。

其中，以複數個永久磁鐵小片35構成各磁鐵組塊3366之原因，係由於容易調整該磁鐵組塊36之磁極間之長度之故。當然，亦可使該等磁鐵組塊36以單一之永久磁鐵材料所形成。而且，直流電源34雖圖示為固定電源，但亦可為可變電源。

如上所述，本實施形態之除電單元23係以將直流電壓施加在框架30與電極31A、31B、32A、32B之間以使電漿產生的直流二極放電型之電漿產生源為基本構成，同時附加使各磁鐵組塊36之磁場成分與該等框架電極間之電場成分正交之磁場收斂(磁控放電)功能，而以密閉於電極周圍之磁場之方式產生電漿。再者，由保護基材1122之觀點來看，電漿較佳為低壓。此時，藉由採用圖示之磁控放電型，即能以低壓容易地產生電漿。

如上所述構成之除電單元23中，形成於框架30內之電漿中之電子或離子等帶電粒子會經由設於框架30之供基材12插通用之狹槽30a而漏出至外部。漏出之帶電粒子係在真空槽11內浮遊，並順著排氣流往筒輥14。並且，在該帶電粒子到達筒輥14時，施加於筒輥14之偏壓電位會變動，而使基材12與筒輥14之間的密接性不穩定，並且會產生以針孔檢測器24檢測金屬膜中之針孔時的誤動作。

因此，在本實施形態中，係在除電單元23與筒輥14之間設置電荷捕捉體25，該電荷捕捉體25係捕捉從除電單元23往筒輥14之帶電粒子。電荷捕捉體25係阻止從除 電單元23漏出之帶電粒子到達筒輥14，而抑制筒輥14之電位的變動，以穩定地保持對基材12之靜電力。藉此，穩定地保持基材12與筒輥14之間的密接性，因而防止基材之熱變形。再者，抑制針孔檢測器24之誤動作，並維持適當之針孔檢測功能。

在本實施形態中，電荷捕捉體25係由金屬製之網狀板所構成。該電荷捕捉體25係經由適當之支持構件(省略圖示)固定在真空槽11之內壁。真空槽11係連接在接地電位E1。因此，電荷捕捉體25係經由真空槽11而接地。

電荷捕捉體25之網目的大小、形狀等並無特別限定。再者，電荷捕捉體25只要是能捕捉從除電單元23朝向筒輥14飛來之帶電粒子的大小，則其大小、形狀等不拘。再者，電荷捕捉體25並不限於以網狀板所構成，亦可以梳狀板或衝孔金屬等所構成，再者，只要可獲得預期之效果，亦可使用薄膜狀或片狀者。

接著，說明本實施形態之捲取式真空蒸鍍裝置10之動作。

在減壓成預定之真空度的真空槽11之內部，從捲出輥13連續捲出之基材12係經過油圖案(遮罩)形成步驟、電子束照射步驟、蒸鍍步驟及除電步驟，連續地捲取在捲取輥15。

在遮罩形成步驟中，基材12係藉由圖案形成單元20於成膜面塗佈形成有預定形狀之油圖案。遮罩形成方法係採用例如以旋轉接觸於基材12之轉印輥進行之圖案轉印 法。形成有油圖案之基材12係捲繞在筒輥14。基材12係在與筒輥14之接觸開始位置附近，藉由電子束照射器2211照射電子束，而在電位性地帶負電。

受到電子束之照射而帶負電之基材12係藉由靜電吸引力而密接在由直流偏壓電源22偏壓成正電位之筒輥14。而且，藉由將從蒸發源16蒸發之蒸鍍物質堆積在基材12之成膜面而形成金屬膜。該金屬膜係以對應油圖案之形狀連續地沿基材12之長度方向形成。

成膜在基材12之金屬膜係經由輔助輥18施加有直流偏壓電源22之負電位。金屬膜係沿著基材12之長度方向連續地形成，因此在金屬膜蒸鍍後，在捲繞於筒輥14之基材12中，在金屬膜側之一方表面極化為正，在筒輥14側之另一方表面極化為負，在基材與筒輥14之間會產生靜電性之吸附力。結果，基材12與筒輥14係相互密接。

如上所述，在本實施形態中，在金屬膜蒸鍍前，藉由電子束之照射使基材12帶電而與筒輥14密接，在金屬膜之蒸鍍後，藉由施加在該金屬膜與筒輥14之間的偏壓電壓使基材12密接於筒輥14。藉此，即使在金屬膜之蒸鍍前使基材12帶電之電荷(電子)之一部分會在之後的金屬膜之蒸鍍步驟放出至該金屬膜而消失，仍可藉由從輔助輥1188對金屬膜施加負電位(電子之供應)來補償該消失之電荷的一部分或全部。因此，即使在蒸鍍步驟後，亦可抑制基材12與筒輥14之間的密接性降低，而在蒸鍍步驟之前後確保基材12之穩定的冷卻作用。

如以上方式進行金屬膜之蒸鍍的基材12係在以除電單元23除電後，捲繞在捲取輥15。根據本實施形態，由於以一方之電極接地之直流二極放電型電漿產生源來構成除電單元23，因此可容易且確實地進行以框架30之電位為基準的電極31A、31B、32A、32B之電位調整或微調整，以謀求除電效果之提升。

亦即，在未將除電單元23連接在接地電位時，單元整體之電位會成為浮遊狀態，基準電位會偏離而無法獲得高的除電效率，但藉由如本實施形態之方式，將除電單元23之一方電極(框架30)連接在基準電位E2，即可調整DC電壓34並進行數V至數十V之除電的調整。藉此，將基材12之耐電壓抑制在數V之等級，並可確保基材12之穩定的捲取動作，同時防止因帶電所致之捲繞皺褶。再者，謀求薄膜電容器製品之組裝的適當化。

再者，根據本實施形態，由於在除電單元23與筒輥14之間設置電荷捕捉體25，因此可阻止從除電單元23漏出之帶電粒子到達筒輥14，並抑制筒輥14之電位的變動。特別是，在前述帶電粒子為電子時，可有效地防止因該電子到達筒輥14所產生之筒輥14的電位降低、及與基材12之密接力的降低。藉此，穩定地保持與筒輥14之間的密接力，結果可有效地抑制基材之熱變形。

此外，藉由電荷捕捉體25之設置，由於可防止因從除電單元23漏出帶電粒子而造成筒輥14之電位變動，因此可確保針孔檢測器24之適當動作，而可進行可靠性高之 金屬膜的針孔檢測。

根據本發明者等之實驗，使用上述構成之針孔檢測器24來測量基材每100公尺之平均針孔檢測次數後得到結果為，在未設置電荷捕捉體25之情形下為141次，相對於此，在設置電荷捕捉體25之情形下僅為1次。與其說該結果表示針孔之發生頻度，不如說該結果表示藉由該電荷捕捉體25有效地排除從除電單元23漏出之帶電粒子的影響。

再者，根據本實施形態，由於以連接於接地電位之金屬製的網狀板來構成電荷捕捉體25，因此在提高帶電粒子之捕捉效果的同時，可有效地利用除電單元23與筒輥1144之間的間隙，因而可避免裝置之大型化。

以上，雖說明本發明之實施形態，但當然本發明並未限定於此，可根據本發明之技術思想進行各種之變更。

在例如以上之實施形態中，雖照射電子束而使基材1122帶負電，但亦可照射離子而使基材12帶正電。此時，將施加在筒輥14及輔助輥18之偏壓的極性設為與上述實施形態相反的極性(將筒輥14設為負極，將輔助輥18設為正極)。

再者，在以上之實施形態中，雖針對將真空蒸鍍法應用於金屬膜之成膜法的例子加以說明，但當然本發明並非限定於此，亦可採用濺鍍法或各種CVD法等利用將金屬膜予以成膜之其他成膜手段的成膜方法。

10‧‧‧捲取式真空蒸鍍裝置(捲取式真空成膜裝置)

11‧‧‧真空槽

12‧‧‧基材

11a、11c‧‧‧配管連接部

11b‧‧‧區隔板

13‧‧‧捲出輥

14‧‧‧筒輥(冷卻用輥)

15‧‧‧捲取輥

16‧‧‧蒸發源(成膜手段)

17、19‧‧‧導引輥

18‧‧‧輔助輥

20‧‧‧圖案形成單元

21‧‧‧電子束照射器(帶電粒子照射手段)

22‧‧‧直流偏壓電源(電壓施加單元)

23‧‧‧除電單元

24‧‧‧針孔檢測器

25‧‧‧電荷捕捉體

30‧‧‧框架

31A、31B、32A、32B‧‧‧電極

30a‧‧‧狹槽

33‧‧‧導入管

34‧‧‧直流電源(DC電壓)

35‧‧‧永久磁鐵小片

36‧‧‧磁鐵組塊

E1、E2‧‧‧接地電位

第1圖係作為本發明實施形態之捲取式真空成膜裝置 之捲取式真空蒸鍍裝置的概略構成圖。

第2圖係第1圖之捲取式真空蒸鍍裝置之直流偏壓電源之構成圖。

第3圖係顯示第1圖之捲取式真空蒸鍍裝置之除電單元之一構成例的剖視圖。

第4圖係顯示第3圖之除電單元之內部構成的主要部分放大圖。

10‧‧‧捲取式真空蒸鍍裝置(捲取式真空成膜裝置)

11‧‧‧真空槽

11a、11c‧‧‧配管連接部

11b‧‧‧區隔板

12‧‧‧基材

13‧‧‧捲出輥

14‧‧‧筒輥(冷卻用輥)

15‧‧‧捲取輥

16‧‧‧蒸發源(成膜手段)

17、19‧‧‧導引輥

18‧‧‧輔助輥

20‧‧‧圖案形成單元

21‧‧‧電子束照射器(帶電粒子照射手段)

23‧‧‧除電單元

25‧‧‧電荷捕捉體

E1‧‧‧接地電位

Claims (4)

1. 一種捲取式真空成膜裝置，係將金屬膜予以成膜在絕緣性之基材者，該捲取式真空成膜裝置之特徵為具備：真空槽；搬送機構，係在前述真空槽之內部搬送前述基材；冷卻用輥，係與前述基材密接並將該基材予以冷卻；成膜手段，係與前述冷卻用輥相對向配置，並將金屬膜成膜在前述基材；輔助輥，係與前述基材之成膜面接觸並導引該基材之行進；電壓施加單元，將直流電壓施加在前述冷卻用輥與前述輔助輥之間；除電單元，係藉由電漿處理將前述基材予以除電；及電荷捕捉體，係設置在前述冷卻用輥與前述除電單元之間，而捕捉從前述除電單元往前述冷卻用輥之帶電粒子。
2. 如申請專利範圍第1項之捲取式真空成膜裝置，其中，復具備將帶電粒子照射在成膜前之前述基材的帶電粒子照射手段。
3. 如申請專利範圍第1項之捲取式真空成膜裝置，其中，前述電荷捕捉體係由連接於接地電位之金屬製的網狀板所構成。
4. 如申請專利範圍第1項之捲取式真空成膜裝置，其中，復具備用以電性檢測出成膜在前述基材之金屬膜中之針孔的檢測手段。