TWI390058B - 捲取式真空成膜裝置 - Google Patents

Description

捲取式真空成膜裝置

本發明係有關一種適合使用於例如薄膜電容器(film condenser)的製造之捲取式真空成膜裝置。

以往，於薄膜電容器的製造係使用捲取型式的捲取式真空蒸鍍裝置，該捲取式真空蒸鍍裝置係一邊從捲出滾輪將塑膠薄膜等絕緣性薄膜予以捲出，一邊於該薄膜的一表面蒸鍍金屬膜後，將該薄膜捲取至捲取滾輪。

該種薄膜電容器係將形成於薄膜表面的金屬蒸鍍膜個片化成複數個電容片，並藉由相同蒸鍍膜所構成的窄連接部彼此連接相鄰接的電容片，故亦稱為自我保護功能型。該型式的薄膜電容器係當某部分發生絕緣破壞時使上述連接部熔斷(保險絲功能)，藉此能以個片單位將電容器的絕緣破壞區域抑制到最小限度。

以上述的捲取式真空蒸鍍裝置來製造這種自我保護型的薄膜電容器時，於捲出滾輪與蒸鍍源之間係設置有遮罩形成單元，其係針對薄膜的成膜面形成用以劃定金屬膜的蒸鍍區域之遮罩圖案(mask pattern)。作為遮罩形成單元，已知有例如第6圖所示，一邊將薄膜F夾於印刷滾輪(版胴)P與加壓滾輪(backup roller)(壓胴)B之間並予以搬送，一邊將從油供給源S經由油凝縮滾輪C而供給至印刷滾輪P的遮罩圖案M的形成用油，從印刷滾輪P連續地轉印形成至薄膜F的成膜面者(參考以下的專利文件1)。

在此，油凝縮滾輪C係具有使從油供給源S噴出的油蒸氣凝縮於滾輪表面，而保持已附著的油之功能。因此，油凝縮滾輪C係被油蒸氣的凝縮熱氣加熱，但另一方面，由於表面溫度越高油的凝縮效率越低而使油附著量減少，故需要將油凝縮滾輪C冷卻至預定溫度以下。此外，由於藉由遮罩圖案M的圖案形狀來固定油凝縮滾輪C與印刷滾輪P的接觸位置，故有降低油相對於印刷滾輪P的轉印精確度，並使遮罩圖案M的圖案精確度劣化之虞。

為了解決這種問題，於第6圖所示的習知遮罩形成單元中，係設成於油凝縮滾輪C設置有冷媒的循環機構而使油強制冷卻之構成，並且設置有搖動機構W，其係使油凝縮滾輪C朝其軸方向(箭頭A方向)週期性地搖動。藉此，防止對於油凝縮滾輪C的油凝縮附著效率之降低，以及防止油相對於印刷滾輪P的轉印精確度之降低。

專利文獻1：日本特開2000－144375號公報

然而，於具備有第6圖所示構成的習知遮罩形成單元的捲取式真空蒸鍍裝置中，由於油凝縮滾輪C為具備有強制冷卻機構與搖動機構之構成，故有油凝縮滾輪C的構成複雜化、安裝作業性繁雜化之問題。並且，由於需要在真空環境下使冷卻水循環供給至可動部，故需要特殊的接頭構造，亦有導致裝置成本提高之問題。

本發明乃有鑒於上述問題而研創者，其課題在於提供一種一邊抑制油的凝縮附著效率的降低及油相對於印刷滾輪的轉印效率的降低、一邊謀求油凝縮滾輪的構成簡單化與安裝作業性的提升之捲取式真空成膜裝置。

為了解決上述課題，本發明的捲取式真空成膜裝置係具備有在薄膜形成用以劃定成膜材料的成膜區域之遮罩圖案的遮罩形成手段，該遮罩形成手段係具有：用以形成遮罩圖案之油的供給源；第一滾輪，係將供給源所供給的油保持於外周；第二滾輪，係將油作為遮罩圖案轉印至薄膜的成膜面；以及第三滾輪，係配置於第一滾輪與第二滾輪之間，並將油從第一滾輪轉印至第二滾輪；並且亦具備有：冷卻機構，係冷卻第一滾輪；以及搖動機構，係使第三滾輪相對於第一滾輪與第二滾輪朝軸方向週期性地搖動。

於本發明中，第一滾輪係對應於使油蒸氣凝縮附著之油凝縮滾輪，第二滾輪係對應於將油圖案印刷至薄膜的成膜面之印刷滾輪。於本發明中，在該等第一滾輪與第二滾輪之間配置有用以將油從第一滾輪轉印至第二滾輪的印刷滾輪以作為第三滾輪。接著，將上述冷卻機構設置於第一滾輪，將上述搖動機構設置於第三滾輪，藉此抑制對於第一滾輪的油凝縮附著效率的降低、及油相對於第二滾輪的轉印效率的降低。

因此，依據本發明，由於構成為不使油凝縮滾輪於其軸方向搖動，故能容易地於油凝縮滾輪設置冷卻機構，將具有冷卻功能的油凝縮滾輪的構成簡單化，並且謀求安裝性之提升與製造成本之降低。

油凝縮滾輪的表面層通常由陶瓷系之較為硬質的材料所構成，並於表面具有細微的凹凸構造。另一方面，印刷滾輪係由橡膠或樹脂等塑膠系材料來形成表面的印刷版。因此，在上述習知的遮罩形成單元中，由於油凝縮滾輪朝軸方向搖動，故與油凝縮滾輪接觸的印刷滾輪的表面層變得容易磨耗。結果，遮罩圖案相對於薄膜的轉印精確度會降低，印刷滾輪的更換頻率會變高，而無法長期穩定地維持遮罩圖案的轉印精確度。

因此，在本發明中，在第一滾輪(油凝縮滾輪)與第二滾輪(印刷滾輪)之間配置有第三滾輪(轉印滾輪)的上述構成中，以比第一滾輪還柔軟的材料(例如聚胺酯橡膠(urethane rubber))來形成第三滾輪的表面層，藉此降低因第三滾輪與第二滾輪間的相對移動所導致的第二滾輪之表面層的磨耗。藉此，可提高第二滾輪的壽命，並長期穩定地對薄膜進行遮罩圖案的高精確度的轉印形成。更佳為以比第二滾輪的表面層還柔軟的材料來形成第三滾輪的表面層。藉此，可更長期地保護第二滾輪。

如上所述，依據本發明的捲取式真空成膜裝置，由於在油凝縮滾輪與印刷滾輪之間設置有作為第三滾輪的轉印滾輪，並且具有用以冷卻油凝縮滾輪之冷卻機構、以及使轉印滾輪朝軸方向週期性地搖動之搖動機構，故能一邊抑制油的凝縮附著效率的降低以及油相對於印刷滾輪的轉印效率的降低，一邊謀求油凝縮滾輪的構成簡單化與安裝作業性的提升。此外，能防止因印刷滾輪導致對於薄膜的遮罩圖案的轉印精確度的降低。

此外，以比油凝縮滾輪的表面層還柔軟的材料來形成轉印滾輪的表面層，藉此能降低因轉印滾輪相對於印刷滾輪的相對移動所導致之印刷滾輪的表面層之磨耗，而提高印刷滾輪的壽命，且能長期穩定地對薄膜進行遮罩圖案的高精確度的轉印形成。

以下，參照附圖說明本發明的實施形態。在本實施形態中，係針對將本發明適用於作為捲取式真空成膜裝置之捲取式真空蒸鍍裝置的例子來說明。

第1圖係本發明實施形態的捲取式真空蒸鍍裝置10的概略構成圖。本實施形態的捲取式真空蒸鍍裝置10係具備有：真空室(vacuum chamber)11、薄膜12的捲出滾輪13、冷卻用圓筒滾輪(can roller)14、薄膜12的捲取滾輪15、以及蒸鍍物質的蒸發源16。

真空室11係經由配管連接部11a、11c連接至未圖示的真空泵等真空排氣系統，真空室11的內部會減壓排氣至預定的真空度。真空室11的內部空間係藉由隔板11b區隔成配置有捲出滾輪13與捲取滾輪15等之室、以及配置有蒸發源16之室。

薄膜12係由已裁切成預定寬度的長形絕緣性塑膠薄膜所構成，例如可使用OPP(Oriented Polypropylene；定向聚丙烯)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。薄膜12係從捲出滾輪13被捲出，經由複數個導引滾輪及圓筒滾輪14而被捲取至捲取滾輪15。此外，於捲出滾輪13及捲取滾輪15設置有未圖示的旋轉驅動部。

圓筒滾輪14係鐵等金屬製的圓筒，且於內部具備有冷媒循環系統等冷卻機構或使圓筒滾輪旋轉驅動之旋轉驅動機構等。於圓筒滾輪14的周面以預定的繞角捲繞薄膜12。被捲繞至圓筒滾輪14的薄膜12之外面側的成膜面係藉由來自蒸發源16的蒸鍍物質而成膜，同時由圓筒滾輪14所冷卻。

藉由上述的捲出滾輪13、圓筒滾輪14、捲取滾輪15以及其他的導引滾輪來構成本發明的「移動手段」，用以在真空室11內使薄膜12移動。

蒸發源16係具備有用以收容蒸鍍物質，並且藉由電阻加熱、感應加熱、電子束加熱等公知的手法使蒸鍍物質加熱蒸發。該蒸發源16係配置於圓筒滾輪14的下方，使蒸鍍物質的蒸氣附著於相對向的圓筒滾輪14上的薄膜12上而形成被膜。此外，該蒸發源16係對應於用以將成膜材料成膜於移動中的薄膜12之本發明的「成膜手段」。

作為蒸鍍物質，係適用例如Al(鋁)、Co(鈷)、Cu(銅)、Ni(鎳)、Ti(鈦)等金屬元素單體以及Al－Zn(鋅)、Cu－Zn、Fe(鐵)－Co等兩種以上的金屬或多元系合金。此外，蒸發源16並未限定於一個，亦可設置複數個。

本實施形態的捲取式真空蒸鍍裝置10復具備有遮罩形成單元20。遮罩形成單元20係配置於蒸發源16的上游側，亦即配置於捲出滾輪13與蒸發源16(圓筒滾輪14)之間。遮罩形成單元20係構成本發明的「遮罩形成手段」。

第2圖係顯示薄膜12的成膜面。遮罩形成單元20係構成為將例如第2圖A中以陰影線所示之形狀的遮罩圖案(油圖案)25塗佈於薄膜12的成膜面之大致整面。由於於遮罩圖案25上金屬膜不會成膜，故於成膜後會將下述形態的金屬膜26予以成膜，亦即，該金屬膜26為於遮罩圖案25的開口部25a被覆有蒸鍍物質的大致矩形狀的金屬圖案係經由連接部26a而以預定間距連接的形態。金屬膜26的成膜形態並未限定於上述的成膜形態。

此外，各金屬膜26係分別構成電容片，連接部26a係構成為當某部分發生絕緣破壞時會藉由所產生的電流之焦耳熱(Joule heat)而熔斷，而具有以個片單元將電容器的絕緣破壞區域抑制到最小限度之作為自我保護功能型的薄膜電容器之功能。

第3圖係遮罩形成單元20的概略構成圖。遮罩形成單元20係具備有：油噴射源31A、油凝縮滾輪(第一滾輪)31、轉印滾輪(第三滾輪)32、印刷滾輪(第二滾輪)33、以及加壓滾輪21。

油凝縮滾輪31係使從油噴射源31A所噴出的油蒸氣凝縮於滾輪的周面，並保持已附著的油。油凝縮滾輪31的表面層係由陶瓷系之較為硬質的材料所構成，且於表面具有細微的凹凸構造。

轉印滾輪32係轉動接觸於油凝縮滾輪31，並將已附著於油凝縮滾輪31周面的油轉印至印刷滾輪33。轉印滾輪32的表面層係由比油凝縮滾輪31的表面層還柔軟的材料、例如聚胺酯橡膠等之軟質樹脂材料所形成。

印刷滾輪33的外周面具備有印刷版，用以將從轉印滾輪33所供給的油作為遮罩圖案25轉印形成至薄膜12的成膜面。印刷版係由橡膠或樹脂等所製作成。加壓滾輪21係在與印刷滾輪33之間夾著薄膜12，使薄膜12壓接至印刷滾輪33。

油噴射源31A、油凝縮滾輪31、轉印滾輪32、以及印刷滾輪33各軸的兩端係由共同之框體34所支撐。框體34係一體固定於真空室11的內壁面。油凝縮滾輪31、轉印滾輪32、以及印刷滾輪33係構成為與薄膜12的移動同步並連動旋轉，或者設置使這些滾輪的一部分或全部旋轉驅動之驅動單元。

第4圖係遮罩形成單元20的概略平面圖。遮罩形成單元20係具備有：冷卻機構，係用以冷卻油凝縮滾輪31；以及搖動機構，係使轉印滾輪32相對於油凝縮滾輪31及印刷滾輪33朝軸方向(箭頭H方向)週期性地搖動。

油凝縮機構31係由下述構件所構成：冷媒(冷卻油、冷卻水等)的循環管35，係形成於油凝縮滾輪31的內部；以及循環泵(未圖示)，係將冷媒送出至該循環管35。藉此，油凝縮滾輪31的周面溫度會維持在預定溫度以下，而防止油的凝縮附著效率的降低。具體而言，當油的蒸氣溫度為125℃至135℃時，冷媒溫度係設定於40℃至50℃。

另一方面，上述搖動機構係為了抑制油從轉印滾輪32轉印至印刷滾輪33時的轉印精確度之降低而設置者。亦即，當遮罩圖案具有於薄膜12的移動方向(印刷滾輪33的周方向)連續的圖案時，由於必須於印刷滾輪33的該圖案部位連續且穩定地供給油，故使轉印滾輪32朝軸方向週期性地搖動，藉此將轉印滾輪32相對於印刷滾輪33的接觸區域朝軸方向擴展，而能穩定地進行將需要量的油轉印至印刷滾輪33之油轉印。

第5圖A及B係顯示轉印滾輪32的搖動機構的構成例。

在第5圖A所示的構成例中，於轉印滾輪32的軸部32A的一部分形成螺桿部32B，並且設置與螺桿部32B螺合之第一齒部38以及與該第一齒部38之外周部嚙合的第二齒部39，並藉由馬達40使第二齒部39週期性地朝順逆兩方向旋轉驅動，藉此使轉印滾輪32朝H方向搖動。

此外，在第5圖B所示的構成例中，於轉印滾輪32的軸部32A的一端側配置凸輪(cam)41，並於轉印滾輪32的軸部32A的另一端側設置復歸彈簧42，藉由馬達43使凸輪41旋轉驅動，藉此使轉印滾輪32朝H方向週期性地搖動。

接著，說明如同上述構成之本實施形態的捲取式真空蒸鍍裝置10的動作。

於已減壓至預定真空度的真空室11的內部中，從捲出滾輪13連續被捲出的薄膜12係經過遮罩形成步驟與蒸鍍步驟後，被連續地捲取至捲取滾輪15。

在遮罩形成步驟中，於遮罩形成單元20中，薄膜12的成膜面係被印刷有第2圖A所示形態的遮罩圖案25。已形成有遮罩圖案25的薄膜12係捲繞至圓筒滾輪14。此外，根據需要，亦可對薄膜12施予照射電子射線等之荷電粒子線等之用以提高相對於圓筒滾輪14的密著力之處理。接著，於薄膜12的成膜面堆積從蒸發源16所蒸發的蒸鍍物質，藉此形成第2圖B所示的金屬膜26。已蒸鍍有金屬膜26的薄膜12係經由導引滾輪而捲取至捲取滾輪15。

於本實施形態中，遮罩形成單元20係具有在油凝縮滾輪31與印刷滾輪33之間配置有轉印滾輪32之構成，並且具備有用以冷卻油凝縮滾輪31之冷卻機構、以及使轉印滾輪32朝軸方向週期性地搖動之搖動機構。藉由上述冷卻機構，能抑制油凝縮滾輪31中之油蒸氣的凝縮效率之降低，而穩定地確保需要量的油附著量。此外，藉由上述搖動機構，可針對印刷滾輪33轉印供給需要量的油，並能防止遮罩圖案25相對於薄膜12的轉印精確度之降低。

依據本實施形態，與第6圖所示的習知遮罩形成單元的構成不同，由於為不使油凝縮滾輪31朝其軸方向搖動之構成，故能容易地設置對油凝縮滾輪31進行冷卻的冷卻機構，將具有冷卻功能的油凝縮滾輪的構成簡單化，並且謀求安裝性之提升。

並且，於本實施形態中，由於以比油凝縮滾輪31的表面層還柔軟的材料來形成轉印滾輪32的表面層，故與第6圖所示的習知遮罩形成單元的構成相比，能減低印刷滾輪33的表面層的磨耗。藉此，可提高印刷滾輪33的耐久性，並長期穩定地對薄膜12進行遮罩圖案25的高精確度的轉印形成。更佳為以比印刷滾輪33的表面層還柔軟的材料來形成轉印滾輪32的表面層。藉此，可更長期地保護印刷滾輪33。

以上雖已說明本發明的實施形態，但本發明當然未限定於上述實施形態，可根據本發明的技術思想進行各種變更。

例如，在上述的實施形態中，作為成膜手段，雖說明適用使用有蒸發源16的真空蒸鍍法來成膜金屬膜之例，但並非限定於此，亦可適用濺鍍法或各種CVD(Chemical Vapor Deposition；化學氣相沉積)法等用以成膜金屬膜或非金屬膜之其他成膜法，亦可配合這些成膜法而適當地採用濺鍍靶(Sputtering Target)等成膜手段。

並且，亦可使用複數個滾輪來構成轉印滾輪32，且使這些複數個滾輪中至少一個滾輪搖動。此外，亦可使用比印刷滾輪33的表面層還柔軟的材料來形成該複數個滾輪中接觸印刷滾輪33的滾輪。

10．．．捲取式真空蒸鍍裝置

11．．．真空室

11a、11c．．．配管連接部

11b．．．隔板

12、F．．．薄膜

13．．．捲出滾輪

14．．．圓筒滾輪

15．．．捲取滾輪

16．．．蒸發源

20．．．遮罩形成單元

21．．．加壓滾輪

25．．．油圖案(遮罩圖案)

25a．．．開口部

26．．．金屬膜

26a．．．連接部

31、C．．．油凝縮滾輪

31A．．．油噴射源

32．．．轉印滾輪

32A．．．軸部

32B．．．螺桿部

33、P．．．印刷滾輪

34．．．框體

35．．．循環管

38．．．第一齒部

39．．．第二齒部

40、43．．．馬達

41．．．凸輪

42．．．復歸彈簧

S．．．油供給源

M．．．遮罩圖案

W．．．搖動機構

第1圖係作為本發明實施形態的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圖係顯示藉由第1圖的捲取式真空蒸鍍裝置中的遮罩形成單元所形成的遮罩圖案的一例，A顯示金屬膜蒸鍍前，B顯示金屬膜蒸鍍後。

第3圖係顯示第1圖的捲取式真空蒸鍍裝置中的遮罩形成單元的構成之概略側面圖。

第4圖係第3圖的遮罩形成單元的概略平面圖。

第5圖係用以說明第3圖的遮罩形成單元中的轉印滾輪的搖動機構的構成例。

第6圖係顯示習知的捲取式真空成膜裝置中的遮罩形成單元的構成之概略斜視圖。

12．．．薄膜

20．．．遮罩形成單元

21．．．加壓滾輪

31．．．油凝縮滾輪

32．．．轉印滾輪

33．．．印刷滾輪

35．．．循環管

Claims (2)

1. 一種捲取式真空成膜裝置，係具備有：真空室；移動手段，係於前述真空室內使薄膜移動；成膜手段，係將成膜材料成膜於移動中的前述薄膜；以及遮罩形成手段，係位於前述成膜手段的上游，並於前述薄膜形成用以劃定前述成膜材料的成膜區域之遮罩圖案；並且前述遮罩形成手段係具備有：用以形成前述遮罩圖案之油的供給源；第一滾輪，係將前述供給源所供給的油保持於外周；第二滾輪，係將前述油作為遮罩圖案轉印至前述薄膜的成膜面；以及第三滾輪，係配置於前述第一滾輪與前述第二滾輪之間，並將前述油從前述第一滾輪轉印至前述第二滾輪；前述遮罩形成手段復具備有：冷卻機構，係用以冷卻前述第一滾輪；以及搖動機構，係使前述第三滾輪相對於前述第一滾輪與第二滾輪朝軸方向週期性地搖動。
2. 如申請專利範圍第1項之捲取式真空成膜裝置，其中，前述第三滾輪的表面層係由比前述第一滾輪的表面層還柔軟的材料所形成。