一種多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)及鍍膜方法與流程

本發(fā)明屬于真空鍍膜產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多靶材真空磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)，并通過用鍍膜機(jī)能在不同柔性基材表面沉積功能性薄膜的方法。

背景技術(shù)：

磁控濺射作為一種真空鍍膜工藝，可以濺射不同的金屬薄膜材料用于不同基材表面的沉積，用于裝飾，電磁屏蔽和電路板應(yīng)用，同時(shí)也可濺射制備透明導(dǎo)電薄膜，例如ito，azo等，廣泛的應(yīng)用于電子平板顯示行業(yè)。采用磁控卷繞鍍膜方式，可以在不同的卷材表面，如pet，pi，pen，不銹鋼卷材表面沉積各種功能性薄膜。

現(xiàn)有技術(shù)中，磁控卷繞鍍膜系統(tǒng)通常包括：真空系統(tǒng)，卷繞系統(tǒng)和磁控濺射系統(tǒng)，卷繞系統(tǒng)又包括放卷部分，冷卻鼓傳動(dòng)部分和收卷部分。各系統(tǒng)通常由于不同真空度的限制和薄膜濺射的要求，而分別布置在不同的真空腔室內(nèi)部，相對(duì)隔離，以保證磁控濺射薄膜的工藝要求。

特別地，當(dāng)需要在同一卷材表面濺射不同類型的薄膜時(shí)，需要增加磁控濺射靶材單元，這樣就會(huì)增加相應(yīng)的濺射腔室單元，往往會(huì)造成整個(gè)磁控濺射鍍膜機(jī)組結(jié)構(gòu)冗雜，體積也相對(duì)龐大，工藝操作也隨之復(fù)雜化。

因此，研發(fā)一種單一真空腔室的集成化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)卷材磁控濺射過程中，單一腔室濺射不同種類的薄膜的多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)，該磁控卷繞鍍膜機(jī)將組件全部布置與同一真空腔室內(nèi)部，通過隔離設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域氛圍的相對(duì)隔離，實(shí)現(xiàn)在同一腔室中濺射不同材料靶材，在卷材表面依次沉積不同類型薄膜。通過該薄膜制備工藝，可以實(shí)現(xiàn)大批量產(chǎn)品表面的防指紋薄膜制備，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便利，多靶材設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，同時(shí)采用該工藝制備的金屬薄膜具有導(dǎo)電性能。

為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明所述的一種多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)，包括真空室和安裝支架，置于真空室內(nèi)的卷繞系統(tǒng)、磁控濺射系統(tǒng)和離子源放電系統(tǒng)，所述真空室內(nèi)分成相互獨(dú)立的卷材收卷放卷室和靶材室，所述真空室上設(shè)有前門和后門，所述卷材收卷放卷室為前門內(nèi)側(cè)的空腔區(qū)域，所述靶材室置于后門內(nèi)側(cè)的空腔，所述卷繞系統(tǒng)置于收卷防卷室內(nèi)，所述磁控濺射系統(tǒng)包括若干組平面靶，該若干組平面靶之間相互隔離設(shè)置，且各平面靶安裝在后門的背面。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述卷繞系統(tǒng)依次包括放膜輥、冷卻鼓、收膜輥，還包括用于調(diào)節(jié)松緊度的過度輥，以及張緊用薄膜。

作為上述技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述放膜輥置于卷材收卷防卷室上部位置，所述收膜輥置于卷材收卷防卷室下部位置，所述冷卻鼓一部分置于卷材收卷防卷室，一部分伸入至靶材室。

作為上述技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述后門為弧形門，所述磁控濺射系統(tǒng)中平面靶為四組，每組有兩只平面靶，各組平面靶以可拆裝的方式成弧形排布在弧形后門內(nèi)側(cè)的圓周上，且相鄰的兩組平面靶之間等距設(shè)置且通過擋板分隔開。

本發(fā)明還公開了上述多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)的鍍膜方法，其具體步驟是：

(1)首先，將待鍍膜的基材膜卷置于卷繞系統(tǒng)的放膜輥上，設(shè)定相關(guān)條件參數(shù)；

(2)其次，將上述基材，按照設(shè)定的走膜路徑，貼合冷卻鼓的表面，經(jīng)過離子源放電系統(tǒng)的預(yù)處理區(qū)域；

(3)然后，經(jīng)過磁控濺射系統(tǒng)的平面靶的磁控濺射鍍膜區(qū)域，在基材薄膜表面沉積功能性薄膜；

(4)最后，將沉積有功能性薄膜的基材薄膜卷復(fù)到收卷輥位置，以完成整個(gè)鍍膜過程；

(5)真空腔室恢復(fù)大氣壓后，將上述條件得到鍍膜后卷材取出，進(jìn)行表面方塊電阻導(dǎo)電性能測(cè)試。

具體來說：

上述步驟(1)中的卷繞系統(tǒng)的傳動(dòng)速度范圍為1-50米/分鐘，所述卷繞系統(tǒng)的傳動(dòng)速度范圍優(yōu)選為5-10米/分鐘，張力控制范圍為5n-150n。

上述步驟(2)中的離子源放電處理?xiàng)l件為：真空度為1-10pa，優(yōu)選為2pa；常溫條件下放電處理，走膜過程中對(duì)基材薄膜進(jìn)行放電處理。

上述步驟(3)中所述的磁控濺射系統(tǒng)中的平面靶材與基材薄膜的間距為50mm-80mm，間距可調(diào)。

在本發(fā)明中，所述磁控濺射系統(tǒng)的真空度為0.1pa-10pa，優(yōu)選氣壓為0.5pa，采用的是中頻電源或者直流電源進(jìn)行濺射。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明中，真空室設(shè)有前門和后門，打開前門可方便裝卸基材膜卷，另一端為靶安裝室對(duì)應(yīng)的后門，打開后門可方便對(duì)靶材進(jìn)行維護(hù)、靶材更換；

(2)本發(fā)明中，所有平面靶圍繞冷卻鼓，依次排布在同一圓周上，且統(tǒng)一固定安裝在同一弧形的后門上，靶基距確保相同并可調(diào)整，以適應(yīng)不同的鍍膜要求；

(3)本發(fā)明中，所述平面靶四周為靶擋板，可有效地減少異常放電，使靶工作穩(wěn)定，易于靶材的清洗和維護(hù)；

(4)本發(fā)明中，由于排布有四組八條平面靶，均可兼容直流或者中頻電源，作為直流或者中頻靶使用，充工作氣體也分為四區(qū)域分布，可單獨(dú)控制充入氣體量及氣體種類，此外，每組靶之間裝有隔板，在鍍制反應(yīng)膜時(shí)，中間兩區(qū)不安裝平面靶，作為分隔空間，前后兩外區(qū)域的工作氣體就得到很好的分隔，使得濺射區(qū)域不會(huì)互相干擾。

(5)本發(fā)明所述的多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)，采用真空磁控濺射工藝在卷材表面沉積功能性薄膜，整個(gè)鍍膜工藝在同一真空腔室中完成，各個(gè)功能區(qū)域氣氛相對(duì)隔離，整個(gè)鍍膜處理工藝過程簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，卷材薄膜包含了塑料薄膜(pet，pi，pen)，不銹鋼卷材等，對(duì)提高真空鍍膜設(shè)備的使用效率和應(yīng)用產(chǎn)品的多樣性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

(6)本發(fā)明所述的鍍膜該方法，在基材膜卷表面制備的濺射薄膜，由于采用的是真空環(huán)境下制備，并且在濺射前進(jìn)行了離子源放電預(yù)處理，濺射薄膜與基材表面的附著力好，并且卷繞設(shè)備和濺射靶材與不同的卷材薄膜兼容性好，整個(gè)工藝過程簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便安全，可以制得理想的功能性薄膜。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是上述鍍膜機(jī)的俯視圖(前門后門均打開狀態(tài))。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的一種多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)，包括真空室1和安裝支架2，置于真空室1內(nèi)的卷繞系統(tǒng)和磁控濺射系統(tǒng)及離子源放電系統(tǒng)7，所述真空室1內(nèi)分成相互獨(dú)立的卷材收卷放卷室3和靶材室4，所述真空室1上設(shè)有前門11和后門12，所述卷材收卷放卷室3為前門11內(nèi)側(cè)的空腔區(qū)域，所述靶材室4置于后門12內(nèi)側(cè)的空腔，所述卷繞系統(tǒng)置于收卷防卷室11內(nèi)，所述磁控濺射系統(tǒng)包括若干組平面靶5，該若干組平面靶5之間相互隔離設(shè)置，且各平面靶5安裝在后門12的背面。

在本發(fā)明中，所述卷繞系統(tǒng)依次包括放膜輥10、冷卻鼓20、收膜輥30，還包括用于調(diào)節(jié)松緊度的過度輥50以及張緊在上述四者之間的薄膜40，其中，所述放膜輥10置于卷材收卷防卷室3的上部位置，所述收膜輥30置于卷材收卷防卷室3的下部位置，所述冷卻鼓20一部分置于卷材收卷防卷室3，一部分伸入至靶材室4。

如圖1所示，所述后門12為弧形門，所述磁控濺射系統(tǒng)中平面靶5共有為四組，每組有兩只平面靶5，各組平面靶5以可拆裝的方式成弧形排布在弧形后門12內(nèi)側(cè)的圓周上，且相鄰的兩組平面靶5之間等距設(shè)置且通過擋板6進(jìn)行分隔開。

本發(fā)明還公開了上述多靶材磁控濺射卷繞鍍膜機(jī)的鍍膜方法，其具體步驟是：

(1)首先，將待鍍膜的薄膜基材40的膜卷置于卷繞系統(tǒng)的放膜輥10上，設(shè)定相關(guān)參數(shù)：所述卷繞系統(tǒng)的傳動(dòng)速度范圍為1-50米/分鐘，所述卷繞系統(tǒng)的傳動(dòng)速度范圍優(yōu)選為5-10米/分鐘，張力控制范圍為5n-150n。

(2)其次，將上述薄膜基材40按照設(shè)定的走膜路徑，貼合冷卻鼓20的表面，經(jīng)過離子放電預(yù)處理區(qū)域，該步驟中，所述離子源放電處理?xiàng)l件為：真空度為1-10pa，優(yōu)選為2pa；常溫條件下放電處理，走膜過程中對(duì)基材薄膜進(jìn)行放電處理。

(3)然后，經(jīng)過磁控濺射系統(tǒng)的平面靶5的磁控濺射鍍膜區(qū)域，在薄膜基材40的表面沉積功能性薄膜，所述磁控濺射系統(tǒng)中的平面靶材與基材薄膜的間距為50mm-80mm，間距可調(diào)。

(4)最后，將沉積有功能性薄膜的基材薄膜卷復(fù)到收卷輥30位置，以完成整個(gè)鍍膜過程。

在本發(fā)明中，所述磁控濺射系統(tǒng)的真空度為0.1pa-10pa，優(yōu)選氣壓為0.5pa，采用的是中頻電源或者直流電源進(jìn)行濺射。

以下通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例一

以pet卷材作磁控濺射鍍膜基材，在基材表面濺射沉積金屬銅膜。

(1)通過卷繞系統(tǒng)對(duì)pet卷材傳動(dòng)進(jìn)行控制，設(shè)定放卷張力為25n，收卷張力為30n，卷繞傳動(dòng)速度為5m/min，完成卷材薄膜的準(zhǔn)備工作后，關(guān)閉腔室抽真空度至本地真空6.4x10-4pa，充入反應(yīng)氣體，直至真空室氣壓為0.5pa；

(2)開啟線性離子源對(duì)卷材薄膜進(jìn)行預(yù)放電處理，處理功率為1kw；

(3)經(jīng)過離子源放電預(yù)處理結(jié)束后，采用直流電源，用磁控濺射的方式在濺射銅平面靶，濺射電流為10a，1#-8#磁控濺射平面靶均為銅靶。

(4)冷卻鼓設(shè)定溫度為零下10攝氏度，薄膜基材完成薄膜濺射后，卷復(fù)到收卷輥，完成鍍膜過程，整個(gè)處理鍍膜過程均在室溫下進(jìn)行。

(5)真空腔室恢復(fù)大氣壓后，將上述條件得到鍍膜后卷材取出，進(jìn)行表面方塊電阻導(dǎo)電性能測(cè)試。

實(shí)施例二

以pi卷材作磁控濺射鍍膜基材，在基材表面濺射沉積金屬銅膜。

(1)通過卷繞系統(tǒng)對(duì)pet卷材傳動(dòng)進(jìn)行控制，設(shè)定放卷張力為25n，收卷張力為30n，卷繞傳動(dòng)速度為5m/min，完成卷材薄膜的準(zhǔn)備工作后，關(guān)閉腔室抽真空度至本地真空6.4x10-4pa，充入反應(yīng)氣體，直至真空室氣壓為0.5pa；

(2)開啟線性離子源對(duì)卷材薄膜進(jìn)行預(yù)放電處理，處理功率為1kw；

(3)經(jīng)過離子源放電預(yù)處理結(jié)束后，采用直流電源，靶材#1為平面金屬鎳靶，用磁控濺射的方式在濺射鎳平面靶，濺射電流為8a，靶材#2-#8為平面金屬銅靶，用磁控濺射的方式在濺射銅平面靶，濺射電流為10a，在pet基材表面濺射鎳銅合金(ni/cu)冷卻鼓設(shè)定溫度為零下10攝氏度；

(4)基材薄膜完成薄膜濺射后，卷復(fù)到收卷機(jī)構(gòu)，完成鍍膜過程，整個(gè)處理鍍膜過程均在室溫下進(jìn)行；

(5)真空腔室恢復(fù)大氣壓后，將上述條件得到鍍膜后卷材取出，進(jìn)行表面方塊電阻性能測(cè)試。

下表(1)為上述兩實(shí)施例進(jìn)行的方塊電阻性能測(cè)試結(jié)果表：

表(1)

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，凡是對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意味著包含這些改動(dòng)和變型。