説明

連続熱真空蒸着装置および方法

【解決手段】 本発明は、蒸着装置においての固体および/または液体被覆材料の蒸発およびその蒸気状被覆材料の基体上への蒸着によって、蒸着チャンネル中を移動する連続搬送される基体を熱的に真空蒸着する蒸着法において、被覆材料(10)を、蒸着室(2)の外部に配置され且つ蒸発装置当たり少なくとも1つの蒸発器(6)を備えた少なくとも1つの蒸発装置(3)中で蒸発させ、その際に蒸発器(6)と蒸着チャンネル(13)との間の蒸気供給を制御することを特徴とする、上記蒸着法に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蒸着装置においての固体および/または液体被覆材料の蒸発およびその蒸気状被覆材料の基体上への蒸着によって、蒸着チャンネル中を移動する連続搬送される基体を熱的に真空蒸着する蒸着法に関する。
【0002】
更に本発明は、基体を取り囲む蒸着チャンネルが配置されている蒸着室および蒸着チャンネルと連結された蒸発装置にて、連続運搬される基体を熱的に真空蒸着する蒸着装置に関する。
【背景技術】
【0003】
真空中で熱的に蒸着するための蒸着装置および蒸着法は公知である。例えば欧州特許出願公開第0,735,157号明細書にはマグネシウム(Mg)を蒸発させる方法が開示されている。この方法によればMg−源を狭い開口および該開口の外側に配置された反射板を備えた容器中に収容している。この容器は670℃〜770℃の温度に加熱され、Mg−源が溶融されそしてその際にMgが蒸発される。流出する際にクラスターおよびスプラッシュが反射板の所で500℃またはそれ以上で崩壊しそしてMg−蒸気が少なくとも500℃に加熱されたチャンネルを通って容器の放出口から、チャンネル出口に位置するシート状基体にまで案内される。追加的にMg−蒸気はチャンネルを通って容器出口からシート状基体に搬送される。
【0004】
静的方法による装置と連続的方法による装置との間には一般に相違がある。静的方法の場合には基体供給が不連続的に行われそして規則的な基体交換が後続の蒸着工程のために新しい被覆材料を規則的にストックすることを可能とするが、連続法の場合には基体が蒸着装置に絶えず搬送される。連続法を中断しないためにおよびかゝる装置を経済的に利用するために、この場合には、少なくとも一つの基体単位、例えば一つのロールを中断なく蒸着するのに十分な量の被覆材料を蒸着装置にストックすることが必要である。
【0005】
蒸着装置のスケール、即ち単位当たりの蒸発される被覆材料の量は、基体の量および送り速度に直接的に結び付いており、更に多い蒸気利用量はますます大きい、即ち背の高い蒸着室を必要とする。経済性が装置の大きさに直接的に関係しておりそしてそれ故に蒸発装置の大きさとも関係している。それによって蒸気の連続蒸着装置は被覆材料のストックおよびそれに伴う経済性のために限界がある。
【0006】
連続的な基体搬送手段を持つ装置においては、従来、基体寸法が小さいためにおよびそれに伴い制御が簡単であるために、蒸発装置を蒸着室に配置するのが有利であった。しかしながらかゝる装置の欠点は特に大きい基体寸法の場合に多岐にわたっている。空間面で要求される蒸発装置の寸法のために経済的に有利な装置は、地表からの高さが著しく大きい寸法を有するものである。
【0007】
特に蒸着チャンネルと蒸発装置の相互に無関係のプロセス制御も、これらが互いに空間的に近くにあるために十分に行うことができない。蒸発装置のメンテナンス作業が必然的に装置の停止を必要とし且つ、蒸発装置が完全な構造物として製造困難であるので厄介でもる。更に蒸発装置を構造部材の変更または別のモジュールでの拡張によって変えることは不可能である。被覆材料を、特に連続運搬される基体を蒸着被覆する場合に要求される,連続供給も多大な費用を掛けなければ不可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
それ故に、本発明の課題は、蒸発装置の使用性を改善しそして同時に蒸着室および蒸発装置を互いに無関係にプロセス制御することを可能とする、連続運搬される基体を熱的に蒸着するかゝる蒸着方法および蒸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明によればこの課題は、蒸着室の外部に配置され且つ蒸発器を備えた少なくとも1つの蒸発装置中で被覆材料を蒸発させ、その際に蒸発器と蒸着チャンネルとの間の蒸気供給を制御することによって解決される。
【0010】
本発明には、少なくとも蒸気気密に制御可能な適するあらゆる方法を包含される。例えば蒸気気密な制御機能に限定されるので簡単な遮蔽板を使用することもでき、その際にこの場合には制御は開いた状態および閉じた状態の両方に制限される。
【0011】
蒸着室の外部に蒸発装置を配置することが、蒸気流出用開口が完全に閉じられることを含む本発明に従う制御法との関連で、蒸着チャンネルでのプロセス条件を維持しながら蒸発器を利用できる。従って基体は、蒸発器に例えば新しい被覆材料を供給する間に蒸着チャンネルに残すことができる。
【0012】
更に蒸発装置と蒸着室とを空間的に別々に分けたこの配置が特に真空条件と温度範囲に関して別々にプロセス制御することを可能とする。何故ならばこの結果として方法条件のこの制御要素も別々に空間的に分離するかまたは空間的に分離して少なくとも選択的に実施することができる。被覆装置の両方の主要構成部分の間の連結を蒸気気密に制御することおよびそれによって可能となる別々の開放も真空条件を別々に制御することも必要とする。
【0013】
本発明の特に有利な実施態様に相当する蒸気供給の制御は蒸発器の出口側に配置された蒸気遮断弁によって行うのが有利である。この場合、この制御は通すのと通さないのとの間の切換並びに蒸気量の供給量に関する。更に蒸発量の供給は方法圧および温度を制御することによっても行なうことができる。
【0014】
一つの実施態様においては、蒸発器からの蒸気状の被覆材料を蒸発装置の蒸気収集装置に導入する。
【0015】
蒸発装置当たりに複数、即ち3つ、4つ、5つまたはそれ以上の数の蒸発器がある場合には、運転時に存在するそれぞれの蒸発室からの蒸気状被覆材料を一緒にしそしてこれらの一緒にされた量から蒸着室に導入するのが、均一に蒸気供給するのに有利である。この目的のためには蒸気収集装置は同様に減圧されそして追加的に加熱されるので、蒸発された被覆材料は壁に蒸着することができない。
【0016】
蒸発器からの蒸気状被覆材料を蒸着チャンネルに連続的に運搬することおよび固体および/または液体被覆材料を供給するために蒸発器と蒸着チャンネルとの間の蒸気の供給を中断するのが有利である。
【0017】
この場合、少なくとも2つの蒸発器を配置しそしてそれの蒸気遮断弁を互いに無関係に制御するのが特に有利である。
【0018】
従って幾つかの蒸発器がある場合には、開かれそしてそれ故に蒸発工程で運転状態にある複数の蒸発器による供給傾斜が達成され、このことが実際に運転状態の個々の蒸発器に殆ど無関係である蒸着チャンネルへの蒸気の特に均一な配給の他に、特別な基体配置または特別な被覆プロフィールを考慮することも可能とする。
【0019】
しかしながらベルト状基体は運転時に一般に殆ど対照状態で蒸着チャンネルに至る。蒸着チャンネルに連続的に供給するためには、特に有利な実施態様によれば、少なくとも1つの蒸発器が交代で運転状態にありそして蒸気供給状態で蒸着チャンネルに到達しなければならず、もう一方では新しい被覆材料を供給するために供給すべき蒸発器の蒸気供給を中断しなければならない。従ってこれが経済的に有利な永続的な連続的な蒸着法をもたらす。
【0020】
単位時間当たりに比較的に多い被覆面積のためには、本発明の別の実施態様において蒸発チャンネルを連続的に準備するために4つの蒸発器を配置し、それらの内蒸気状被覆材料を持つ3つを常に蒸着チャンネルと連結しそして固体および/または液体の被覆材料を供給するために供給先蒸発器の蒸気供給を中断する。この場合には、多量の蒸気状被覆材料の準備自体は、運転状態にある全ての蒸発器によって保証されそして交代で常に一つだけに新しい被覆材料が供給される。
【0021】
更に蒸発装置に4つ以上の蒸発器を配置することが使用における高い柔軟性を提供し並びに別の蒸発器モジュールを用いた発展形も可能とする。
【0022】
非常に有利な一つの実施態様においては、蒸気状被覆材料を2つの蒸発装置によって蒸着チャンネルに供給する。この場合、蒸着チャンネルは2つの、好ましくは向かい合っている側面部から蒸気状被覆材料が供給される。異なる方向から被覆材料を入れることが、蒸着チャンネルへの最適な分配を実現する。
【0023】
本発明の更に他の実施態様においては、蒸着チャンネルへの蒸気状被覆材料の供給を蒸着チャンネルと蒸発装置との間に配置した蒸気運搬ラインを通して行う。この場合、蒸気状被覆材料を均一に且つ十分に供給するには蒸着チャンネルへの運搬ラインによりこれに必要な処理量を調整することである。これは一方においては蒸発装置中で蒸発されそして蒸発器の側から運搬ラインに導入される被覆材料の量によってそしてもう一方においては運搬ラインのもう一つの末端で蒸着チャンネルに導入されそして基体の上で凝結されそしてそれによって量的に減少する被覆材料の量によって予めに決められる。この場合、凝結量は基体の幅および運搬速度によって並びに物理的方法パラメータによって決まる。
【0024】
配置の面からは、蒸発装置を蒸着室から距離を置いて配置することによって本発明の基本的課題が解決される。この空間的な分離が装置の両方の主要構成要素の最適な構造分離を可能としそしてモジュール構造様式での配置を可能とする。このことは、本発明の別の実施態様に相応して、複数の蒸発器を使用し、該蒸発器を特に空間的に細分し、その結果被覆装置、即ち蒸着室の核構造についての必要とされる関連したベースが蒸着室の蒸着に必要な大きさに実質的に縮小することが可能となる。この場合、蒸発装置は蒸着室から距離を置いて設置しそして場合によっては、可能な自由スペース内の異なる場所にサテライト状に配置させそして本発明の特に有利な実施態様に応じて、1つ以上の蒸気運搬ラインによって蒸着室と連結する。
【0025】
蒸気運搬ラインまたは運搬ラインは材料損失を最小化するためにおよび再現性ある被覆条件を保証するために、蒸気収集装置および蒸着室も同様に真空状態で運転しそして加熱する。その際に加熱は全範囲で行うのが特に有利である。加熱された内壁の十分に高い温度によって、そこで生じる蒸気はプロセスの進行において再蒸発され、その際にこの効果は内壁の温度が高ければ高い程、顕著である。蒸気搬送ラインは蒸着チャンネルと蒸発装置との間に蒸気気密に取り付けられている。蒸発装置は他の有利な実施態様に相応して蒸気収集装置を有しており、そこにおいて蒸気運搬ラインに連結されている。従って上述の色々な連結または複数の蒸発器の切換連結が空間的距離を置いても実現できる。
【0026】
この理由で蒸気収集装置は蒸発器同志の間の中央に配置されそして一方の側はこれら蒸発器とそしてもう一方の側は少なくとも間接的に蒸着装置と連結されている。蒸気収集装置は加熱でき、好ましくは全範囲で加熱できおよび/または減圧できる。
【0027】
蒸発装置中に複数の、例えば4つの蒸発器を配置することが使用に際して高度な柔軟性をもたらし、そして3つの有効な、即ち運転状態にある蒸発器を用いて多量の蒸気状被覆材料を提供する。長い形に設計された蒸気収集装置の両側にはそれぞれ2つの蒸気室が互いに直ぐ向かい合って配置されている。蒸発室は好ましくは長い形に設計された蒸気収集装置に好ましくは交差する様に延びている。蒸気収集装置および蒸発器は蒸気遮断弁を介して互いに連結されているのが有利である。
【0028】
本発明を以下に実施例によって更に詳細に説明する。添付の図面において図1は外部蒸発装置を備えた本発明の被覆装置の垂直切断面図を詳細に示している。
【0029】
本発明の対象について:
図1は蒸着室(2)およびそれと距離を置いた外部蒸発装置(3)を備えた本発明の被覆装置(1)を図示している。蒸着室(2)は蒸発室(3)と蒸気運搬ライン(4)を介して連結されており、蒸発装置(3)は蒸気運搬ライン(4)に接して配置されている。
【0030】
蒸発装置(3)はチャンネル様に形成された中央蒸気収集装置(5)および4つの蒸発器(6)で構成されている。蒸発器(6)は蒸気収集装置(5)から横に向って伸びておりそして蒸気収集装置(5)の高さで互いに対峙して対として配置されている。
【0031】
各蒸発室(8)には取り巻く電気的加熱装置(7)によって加熱できる蒸発器(6)が包含される。蒸発室(8)および蒸発器(6)の内部は真空状態になっている。
【0032】
蒸発器中には固体被覆材料、例えばマグネシウムの入った坩堝(9)が配置されている。蒸発器(6)は制御可能な蒸気遮断弁(11)を介して蒸気収集装置(5)に連結されている。
【0033】
蒸気収集装置(5)は管状のチャンネルとして形成されておりそして電気的加熱装置(7)で完全に包み込まれている。蒸気運搬ライン(4)の蒸着室側末端には蒸着チャンネル(13)が取り付けられておりそしてノズル(12)として形成されている。
【0034】
ノズル(12)は内部の立方系中空体として形成された蒸着チャンネル(13)中に一方の側で入っている。蒸着チャンネル(13)中には、運転時にベルト状基体(14)が対称状態で運搬される。該基体は中空の立方多体状蒸着チャンネル(13)中に配置されている。ノズル(12)は中間点で蒸着チャンネル(13)中に入る。蒸着チャンネル (13)の回り全体には加熱装置(7)が取り付けられている。
【0035】
従って一つの完全に閉じられた真空室を持つ本発明の被覆装置(1)は、3つの蒸発室(8)から蒸気運搬ライン(4)を通って蒸着室(2)まで使用できる。
【0036】
方法に関して:
この被覆方法は被覆材料(10)として固体マグネシウムの蒸発および蒸気状被覆材料(10)を、連続運搬される基体(14)に蒸着チャンネル(13)で蒸着することによってベルト状の基体(14)を連続的に熱真空蒸着するものである。
【0037】
固体被覆材料(10)の入った各蒸発室(8)は減圧されそして蒸発器(6)は十分に加熱される。被覆材料(10)が蒸発される時に、蒸気遮断弁(11)が開かれそして蒸気収集装置(5)中に自由に流入する。固体状態から蒸気状態に被覆材料(10)が変換される際に容積増加することによって、別の蒸気状被覆材料(10)が連続的に侵入し続けて運搬装置を前進する。
【0038】
蒸発工程では4つの蒸発器(6)の3つがそれぞれ常に運転され、即ち蒸気遮断弁(11)が開放されそして固体被覆材料(10)が蒸気状に蒸発される。いずれの場合にも4つ目の蒸発器(6)は運転されておらず、坩堝(9)に別の固体被覆材料(10)が供給され、その後に該蒸発器(6)が減圧されそして加熱される。この蒸発器(6)が運転準備された時に蒸気遮断弁(11)を開放しそして3つの蒸発器(6)の一つを運転から外しそして充填する。ローテーションサイクルを変える。
【0039】
蒸発装置(3)の運転状態にある蒸発器(6)から蒸気遮断弁によって同様に加熱された蒸気収集空間(5)に達した蒸気状被覆材料(10)は十分に加熱された蒸気運搬ライン(4)を通って流れ、同様に十分に加熱されたノズル(12)を通って進み、そして蒸着チャンネル(13)に搬送される。被覆材料(10)に依存して適当に選択された加熱温度およびそれに伴う蒸発器(6)、蒸気収集装置(5)、蒸気運搬ライン(4)、ノズル(12)および蒸着チャンエル(13)の表面温度によって、内部壁で生じる蒸気状被覆材料(10)の蒸着物が再蒸発され、内壁への固体被覆材料(10)の析出が防止される。
【0040】
十分に加熱されそして同様に減圧された蒸着チャンネル(13)に達する蒸気状被覆材料(10)は、蒸着チャンネル(13)を通って運搬される冷たいベルト状基体(14)の上に析出する。
【0041】
本発明の被覆方法によって極めて高い蒸気利用率で完全に連続的方法が提供された。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】は本発明の連続蒸着法を実施するための一実施態様の装置の垂直切断面図である。
【符号の説明】
【0043】
1 被覆装置
2 蒸着室
3 蒸発装置
4 蒸気運搬ライン
5 蒸気収集装置
6 蒸発器
7 加熱装置
8 蒸発室
9 坩堝
10 被覆材料
11 蒸気遮断弁
12 ノズル
13 蒸着チャンネル
14 基体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸着装置においての固体および/または液体被覆材料の蒸発およびその蒸気状被覆材料の基体上への蒸着によって、蒸着チャンネル中を移動する連続搬送される基体を熱的に真空被覆する被覆法において、被覆材料(10)を、蒸着室(2)の外部に配置され且つ蒸発装置当たり少なくとも1つの蒸発器(6)を備えた少なくとも1つの蒸発装置(3)中で蒸発させ、その際に蒸発器(6)と蒸着チャンネル(13)との間の蒸気供給を制御することを特徴とする、上記蒸着法。
【請求項2】
蒸発器(6)の外側に配置される蒸気遮断弁(11)によって制御を行う、請求項1に記載の蒸着法。
【請求項3】
蒸発器(6)からの蒸気状被覆材料を蒸発装置(3)の蒸気収集装置(5)に導く、請求項1または2に記載の蒸着法。
【請求項4】
連続供給するために、蒸発器(6)からの蒸気状被覆材料を蒸着チャンネル(13)に運搬し、そして固体および/または液体被覆材料(10)を供給するために蒸発器(6)と蒸着チャンネル(13)との間の蒸気供給を中断する、請求項1〜3のいずれか一つに記載の蒸着法。
【請求項5】
少なくとも2つの蒸発器(6)を配置しそしてそれの蒸気遮断弁(11)を互いに無関係に制御する、請求項1〜4のいずれか一つに記載の蒸着法。
【請求項6】
蒸着室(2)に蒸気状被覆材料を連続供給するために、蒸発器(6)が蒸着チャンネル(13)に蒸気を交代して供給しそして固体および/または液体被覆材料(10)を供給するために供給先蒸発器からの蒸気の供給を中断する、請求項5に記載の蒸着法。
【請求項7】
蒸着装置(1)の連続供給するために、4つの蒸発器(6)を配置しそして蒸気状被覆材料を4つの蒸発器(6)の3つから常に蒸着チャンネル(13)に蒸気を供給しそして固体および/または液体被覆材料(10)で供給するために供給先蒸発器(6)の蒸気の供給を中断する、請求項5に記載の蒸着法。
【請求項8】
蒸着チャンネル(13)に蒸気状被覆材料(10)を蒸着チャンネル(13)と蒸発装置(3)との間に配置された蒸気運搬ライン(4)によって行う、請求項1〜6のいずれか一つに記載の蒸着法。
【請求項9】
蒸着チャンネル(13)に蒸気状被覆材料を供給するために、2つの蒸発装置(3)によって行う、請求項1〜7のいずれか一つに記載の蒸着方法。
【請求項10】
基体を取り囲む蒸着チャンネルが配置されている蒸着室および蒸着チャンネルと連結された蒸発装置で、連続運搬される基体を熱的に真空蒸着する蒸着装置において、蒸発装置(3)が蒸着室(2)から距離を置いて配置されていることを特徴とする、上記蒸着装置。
【請求項11】
蒸発装置(3)が蒸発器(6)を有し、該蒸発器が蒸着チャンネル(13)と、加熱された蒸気運搬ライン(4)を介して連結されている、請求項9に記載の蒸着装置。
【請求項12】
蒸発装置(3)が少なくとも2つの蒸発器(6)を有し、その蒸発器中で被覆材料(10)が蒸発される、請求項9または10に記載の蒸着装置。
【請求項13】
蒸発装置(3)が蒸気収集装置(5)を含む、請求項9〜11のいずれか一つに記載の蒸着装置。
【請求項14】
蒸気収集装置(5)および蒸発器(6)が蒸気遮断弁(11)を介して互い連結されている、請求項12または13に記載の蒸着装置。

【図1】
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【公表番号】特表2007−534842(P2007−534842A)
【公表日】平成19年11月29日(2007.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−509867(P2007−509867)
【出願日】平成17年4月16日(2005.4.16)
【国際出願番号】PCT/DE2005/000700
【国際公開番号】WO2005/106071
【国際公開日】平成17年11月10日(2005.11.10)
【出願人】(595160477)フオン・アルデンネ・アンラーゲンテヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング (16)
【Fターム(参考)】