用于卷对卷磁控溅射镀膜系统的柔性衬底实时冷却装置的制作方法

文档序号:15391781发布日期:2018-09-08 01:15阅读:922来源:国知局

本实用新型涉及的是一种用于卷对卷磁控溅射镀膜系统的柔性衬底实时冷却装置,属于真空磁控溅射镀膜技术领域。



背景技术:

目前,在真空磁控溅射薄膜生产中,绝大多数生产厂商或研究机构在柔性衬板上采用水冷板或冷却转轮的方式。其中水冷板是铝板埋铜管的设计方式,在通过衬底与水冷板的表面接触,使冷却水在其铜管的循环流动,达到冷却作用。其冷却方式的冷却水没有与水冷板直接接触,而是通过铜管后再与其接触,这样会使冷却效果达不到最佳。其次通过铜管埋铝板的工艺方式,会产生一个粘合度的问题,如果两者之间有缝隙的话,就会影响散热效果甚至出现漏水的情况。还有就是铜管与铝板通过埋管的工艺连合起来,再通过打磨或者飞面的工艺进行处理,使得整块水冷散热板形成一个平整的平面,铜管与铝板是否有融合成一个平面了,有缝隙或不平整都会影响散热效果。其工艺要求严格,难度大。此外旧方式的水冷板为整面平面接触,衬底与其表面很难达到均匀接触,可能导致接触不紧密或者摩擦过大而使张力不稳,导致工艺出错,而且水冷板的整个面的加工平整精度要求极高,难度大。另外一种方式就是采用很大的冷却转轮,采用中空结构,中间通入冷却水,冷却轮放置于镀膜段的衬底背面从而达到冷却效果。而为了达到镀膜面积的要求,冷却轮的直径就必须很大,这就对镀膜设备的空间大小提出了很高的要求,也对镀膜过程产生了很大的限制。

随着在柔性衬底如聚酰亚胺、PET等上进行磁控溅射镀膜技术的不断发展与完善,随着工艺要求的提高,对设备也提出了更好的要求。在工艺进行时,大功率的磁控溅射会使衬底的温度剧烈上升,高温下的衬底会有褶皱弯曲的现象,非常不利于膜层的生长,影响镀膜性能,故须要有高效的冷却技术方法。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种结构合理,使用方便,冷却效果好,能与衬底的发热量匹配,改善衬底出现褶皱弯曲现象的用于卷对卷磁控溅射镀膜系统的柔性衬底实时冷却装置。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的,一种用于卷对卷磁控溅射镀膜系统的柔性衬底实时冷却装置,主要有一块与柔性衬底接触的冷却板,所述的冷却板与柔性衬底直接接触并且紧贴在一起。

作为优选:所述的冷却板的背面开设有冷却水槽,并在背面用密封圈配置有一块将冷却水槽密封其内的背板,在冷却板与背板之间形成有由冷却水槽构成的密闭冷却水流道,一外接水管从背板接入与所述的冷却水流道连通;所述的外接水管通过螺纹管旋接在背板上设置的螺纹水孔中;所述的背板和冷却板之间开设有用于密封圈嵌入的并实现密封的密封圈槽;所述背板上设置有多个螺纹通孔,在冷却板的内侧板面上对应设置有螺纹沉孔,并通过螺钉将背板从下面固定在冷却板的背面上。

作为优选:所述的冷却板上下方各安装有左右两根滑轨,背板通过两侧的固定支架及固定支架下部安装的滑块置于对应的滑轨上;所述背板的前部或后部一侧通过安装的螺帽座与螺杆连接,所述的螺杆与电机连接并由该电机通过螺杆带动冷却板前后移动。

作为优选:所述的冷却板用铜板制成,冷却板的表面为与衬底直接接触的弧形表面,所述冷却板的正前方上下两侧分别安装有作为阻挡溅射物物质附着于冷却板上未被衬底覆盖作用的挡板。

本实用新型具有如下优点:

1、冷却效果,

舍弃之前的铝板埋铜管的旧方案,使用直接冷却水与其水冷屏的接触,使冷却效果更直接快速,且避免了旧方案工艺上的不足和使用上的不足。

衬底的冷却方式是与冷却板的弧形表面接触,得到实现。故我们可以调整冷却板1与衬底的接触面积,从而使冷却效果得以调整。

2、张力控制,工艺生产时对衬底的张力大小和稳定性有严苛的要求,故也可调整冷却板1对衬底的接触,从而进行张力调整。

3、温度控制,工艺中温度对衬底有很大的影响,故需对衬底进行实时监测,从而实现对温度的控制。通过在冷却板1上安装的温度测量仪14所反馈到电脑端的温度显示,可控制水流量来调节冷却效果,从而对温度进行实时监测并控制。

4、结构简单,结构简单,体积小,所占空间小,对设备的要求不高,使整个设备对空间大小没有很大需求,非常适合于卷对卷传动的系统。

附图说明

图1是本实用新型的前视结构示意图。

图2是本实用新型的侧视结构示意图。

图3是本实用新型所述冷却板与背板组装结构上视图。

图4是本实用新型所述冷却板主视图。

图5是本实用新型所述背板主视图。

图6是本实用新型一种实例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍:图1-5所示,本实用新型所述的一种用于卷对卷磁控溅射镀膜系统的柔性衬底实时冷却装置,主要有一块与衬底接触的冷却板1,所述的冷却板1的背面开设有冷却水槽4,并在背面用密封圈配置有一块将冷却水槽4密封其内的背板3,在冷却板1与背板3之间形成有由冷却水槽4构成的密闭冷却水流道,一外接水管2从背板3接入与所述的冷却水流道连通;所述的冷却板1下方安装有左右两根滑轨8,背板3通过两侧的固定支架10及固定支架下部安装的滑块9置于对应的滑轨8上;所述背板3的前部或后部一侧通过安装的螺帽座11与螺杆12连接,所述的螺杆12与电机13连接并由该电机13通过螺杆12带动冷却板1前后移动。

图中所示,所述的外接水管2通过螺纹管旋接在背板3上设置的螺纹水孔中;所述的背板3和冷却板1之间开设有用于密封圈嵌入的并实现密封的密封圈槽;所述背板3上设置有多个螺纹通孔,在冷却板的内侧板面上对应设置有螺纹沉孔,并通过螺钉将背板从下面固定在冷却板的背面上。

本实用新型所述的冷却板用铜板制成,冷却板的表面为与衬底直接接触的弧形表面,所述冷却板的正前方上下两侧分别安装有作为阻挡溅射物物质附着于冷却板上未被衬底覆盖作用的挡板。

实施例:

本实用新型主要由冷却板和背板制成一水冷屏,该水冷屏在外观上区别于传统的表面平整的水冷板,在与衬底接触的面是为弧形表面,此设计能为衬底与水冷屏更好的接触和贴合,并不影响衬底张力的稳定性,如附图3所示。在衬底通过时与其弧形表面接触,通过其内部冷却水的循环冷却,使其水冷屏温度下降,从而达到冷却衬底的目的。

图中所示,本实用新型主要由一块冷却板,一块背板,一组位置移动装置和一对挡板组成,冷却板背面开槽用来导流冷却水以及排布胶圈进行密封,正面为弧形表面。背板的作用是进行真空密封,位置移动装置是用来调整冷却屏的前后位置,从而控制其与衬底接触面积的大小,以及柔性衬底的张力大小。挡板的主要作用是阻挡溅射物质附着于水冷屏上未被衬底覆盖的表面。

冷却板1的冷却方式是在背后开槽,冷却水再通过水管2进入凹槽内直接与冷却板1接触进行冷却,使冷却效果更好。

现冷却水直接与冷却板1接触,故水管2与冷却板1有交接处。我们在水管3与冷却板1交接处通过螺纹孔的方式,使水管2固定在冷却板1上,但不能使水管2锁至过深导致冷却水无法流至凹槽内,需留有余量,能使其冷却水能顺利流至凹槽内达到循环效果。

因工艺要求,生产环境为高真空状态,故对冷却板1的防漏水要求极为严格。因为在真空环境下有水渍的话,将对工艺有严重影响。

故我们在冷却板1后方安装一块背板3。在冷却板背后环绕凹槽4开了一个平行于凹槽4的封闭式凹槽5作为密封胶圈安装位置。并在冷却板1和背板3上打多个固定孔位6,在冷却板1背后安装背板2固定,使冷却板1、密封圈、背板3三者紧密连接,防止漏水,在水管3固定在冷却板1上后,还将通过在背板3上相同位置的孔位7。

在冷却板1上下方安装滑轨8,通过滑块9连接固定支架10,从而固定冷却板1,使冷却板1能前后移动,并在背板3后方安装螺帽座11与螺杆12连接,使电机13带动螺杆11,从而实现冷却板1前后移动,能够进行对衬底的张力调整。并且可以在冷却板1上安装温度测量仪14,即能实时监测衬底在工艺时的温度。

在冷却板1的正前方上下两侧需安装两块挡板15,作为阻挡溅射物质附着于冷却板1上未被衬底覆盖的作用。防止长期的溅射对冷却板1上的的溅射物质过多附着,从而影响工艺生产以及对冷却板1的损伤。

工艺进行时衬底直接与冷却板1进行接触,但因工艺对衬底的表面要求严苛,故对冷却板1表面也有很大的要求。故我们采用铜为原材料制作冷却板1。其一为铜是柔性金属,延展性较好,对衬底的表面损伤较小;其二为铜的导热性高,使其冷却效果更佳。

图6所示,本实用新型采用厚度为50μm的聚酰亚胺膜做为衬底,对其正面和背面进行金属钼的直流溅射镀膜为例。

整条线由放料腔(放料腔)、1#靶(含冷却装置)、2#靶(含冷却装置)以及收料腔(收料轮)组成。当腔体内真空值到达5E-3Pa,冷却水温度为20℃时,即可进行工艺。

设置传动带速为0.1m/min,聚酰亚胺薄膜的张力要求为12kg/m2。当聚酰亚胺薄膜从放料轮16经过辊轮进入溅射1#靶17进行正面镀膜,此时1#靶17的功率为2KW,所在腔体内的气压是0.13Pa。聚酰亚胺薄膜的温度会从溅射前30℃上升至200℃,但其背后有水冷屏18,就可通过开启水冷屏18内的冷却水,调整冷却水流量使聚酰亚胺薄膜的温度降至100℃,使聚酰亚胺薄膜从1#靶17溅射镀膜后的温度仅为50℃,仅上升了20℃。从1#靶17位出来后再经过1M的距离进入2#靶19位进行溅射镀膜,此时2#靶19的功率为2KW,所在腔体内的气压是0.15Pa。聚酰亚胺薄膜此时温度是50℃,进入2#靶位19进行反面镀膜时温度再次上升至200℃,再次通过其水冷屏18使温度下降至100℃,从而使聚酰亚胺薄膜从2#靶溅射镀膜后的温度仅为50℃。其温度是在水冷屏1上安装的温度测量仪14进行实时监测的。在此期间,若张力出现不稳定的现象,即可对水冷屏1的进行前后移动来使其张力稳定。至此聚酰亚胺薄膜完成正反面的镀膜,通过收料轮20进入收料,如附图6所示。

对聚酰亚胺薄膜各项数据进行测试,发现进行水冷屏冷却后的聚酰亚胺薄膜表面,其平整度、裂纹及凹凸褶皱现象都无发生,方阻也从无水冷屏冷却时的0.588Ω /□降至0.299Ω /□,这对后期工艺有很大的作用及提升。

以上描述仅是对本申请优选实施方式和应用技术的原理的描述。本领域技术人员将理解,在不偏离实用新型构思的情况下,本申请中所公开的要求保护的方案的范围不限于由上述特征的特定组合构成的那些方案,而应覆盖由前述特征或其等同特征的任何组合形成的其他方案,例如,通过将在上文中讨论的一个或多个特征替换为在本申请中公开(但不限于)的具有类似功能的一个或多个特征而形成的方案。

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