[发明专利]一种快速换靶双面往复连续镀膜磁控溅射卷绕镀膜机

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜机，更具体地说，涉及一种快速换靶双面往复连续镀膜磁控溅射卷绕镀膜机。

背景技术

真空卷绕镀膜技术就是在真空室内通过热蒸发或者磁控溅射等方法在卷料基材表面制备一层或者多层具有一定功能的薄膜的技术。真空卷绕镀膜设备主要有以下特点：其一、被镀基材为柔性基材，即具有可卷绕性；其二、镀膜过程具有连续性，即在一个工作周期内镀膜是连续进行的；其三、镀膜过程在高真空环境中进行。卷绕镀膜机在放卷和收卷过程中，基材表面被镀上薄膜，镀膜的结构就是真空卷绕镀膜设备的工作部，它位于基材的收放卷之间，工作部的工作原理可以是电阻蒸发、感应蒸发、电子束蒸发、磁控溅射或者是其它真空镀膜方法中的任意一种。磁控溅射的工作过程是电子在电场的作用下加速飞向基材薄膜的过程中与溅射气体氩气碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基材薄膜，在此过程中不断地与氩原子碰撞，产生更多的氩原子和电子；氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基材薄膜表面成膜。

柔性基材广泛用于有机半导体工艺、透明电极以及触摸屏当中。近年来随着对柔性基底镀膜材料的广泛需求和柔性基材上磁控溅射技术本身的飞速发展，各种高性能光学膜在大面积柔性基底上镀制成功。由于柔性基材具有连续生产简单、容易运输、可方便裁切成任意形状、可弯曲包裹等优势一直是磁控溅射技术发展的一个重要方向。因此，在塑料薄膜上镀功能膜多采用卷绕镀膜方式，而要在塑料薄膜上镀功能较好的功能膜，如在聚酯膜上镀功能较好的低反射膜(low-E膜)，最少的双银结构膜也需要镀9层以上的膜层，若镀可见光透过率大于85％、电阻小于1Ω/m²的电磁屏蔽膜(EMI膜)，则要镀四银结构膜，即17层膜层。镀每一层都要配置一套阴极及靶芯，而传统的卷绕镀膜机采用单滚整体式镀膜，即在一个镀膜真空室内安放一个冷辊，2～3个阴极、靶芯及卷材放卷机构、收卷机构，由于结构限制原因，不能在圆周排布多至4组以上的阴极，不能适应一个镀层就可以镀4层以上不同功能的膜层，即使在一个镀膜室内安放两个冷辊，4～6个阴极及靶芯，也排布不下17个阴极及靶位。为达到镀完17层膜的目的，按传统方式设计，需要至少3个冷辊，通水、通电的管线多，产生的气体放气量大，不利于真空泵经济运行，因此传统的镀膜机不能适应一个镀层就可以镀4层以上的镀膜，生产不出膜层多、功能好的功能性塑料膜层。一般情况下多个极靶布置的状态下在加工状态各阴极小室之间还存在相互之间的工艺气体的渗漏(5％～20％)，使加工得到的镀膜达不到工艺的要求。

在对阴极溅射成膜装置中，卷绕式真空镀膜设备以其可以连续生产而明显的提高了成膜的效率，然而，现有的卷绕式真空镀膜设备中对于各个用来溅射成膜阴极小室的安装数量有限，各个阴极小室的溅射时间和溅射气氛难以准确控制，成膜的稳定性差，大都只能生产一层或两层介质膜，而无法连续溅射三层介质膜，因为三层介质膜中间的介质膜的溅射成膜时间较长，成膜气氛与上下两层介质膜的气氛均不同，现有的卷绕式真空镀膜设备同步转动，单一的阴极小室的溅射成膜时间明显不够，各个阴极小室的气氛也容易相互干涉；另外，现有的卷绕式真空镀膜设备往往需要和清洁装置、加热装置、放卷和收卷机构配套使用形成生产线，这样会造成设备多、占用产地大的问题。另外，有些情况下需要在柔性基材的两面均镀制功能膜，这种情况下镀膜机的结构就会更加臃肿，造成设备结构更加庞大，电气控制系统更加复杂。

此外，现有的镀膜机在一次镀膜完成后，需要重新更换阴极靶，而换靶都是将真空室打开进行的，这样在继续镀膜之前，又需要重新营造真空等工艺条件，不仅延长了加工周期，而且电力等资源使用较多，不利于实现镀膜的高效率低成本。有鉴于此，如何设计一种仅用单一的真空镀膜设备就能在基材两面连续溅射多层功能膜成为有待解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有镀膜机的上述不足，提供一种快速换靶双面往复连续镀膜磁控溅射卷绕镀膜机，采用本发明的技术方案，在无需打开镀膜真空室的情况下即可及时快速地更换阴极靶，节省了传统换靶后需要再次抽真空的时间，并利用双冷辊及基材的往复运动设计实现了双面多层功能膜的连续镀制，简化了镀膜机的电气控制装置及程序，提高了镀膜效率；基材两面的每层功能膜均单独镀制，便于膜层参数控制，提高了镀膜精度；另外，换靶装置结构简单，控制方便，动作灵活；镀膜机的结构紧凑，占地空间小，可用于高校实验室及其小批量生产使用。

2.技术方案