一种稳定高效的电子束真空镀膜设备的制作方法

1.本实用新型涉及柔性塑料基材真空镀膜设备技术领域，具体为一种稳定高效的电子束真空镀膜设备。


背景技术：

2.随着真空卷绕镀膜技术的不断发展，各种真空卷绕镀膜设备也在不断改进以便满足不同工业生产的需求。其中，电子束真空卷绕镀膜设备因其生产效率高、成膜速度快备受关注。
3.在电子束蒸镀中，电子枪的正常稳定工作往往需要较高的真空度(通常在10-3
～10-2
pa)，而且镀膜室内壁及内部器件壁在真空中会发出大量气体，再加上塑料薄膜卷材也会在卷绕的过程中放气，且若是进行反应蒸发镀膜还需通入气体。因此，电子束真空卷绕镀膜设备通常需配备抽速在一万l/s甚至几万l/s的大型高真空泵。
4.传统的电子束真空卷绕镀膜设备中，通常采用多室结构将设备分为镀膜室以及卷绕室，两者之间用隔板分隔开通过一些连接处缝隙相连，而这些设备的抽真空系统通常仅是与卷绕室或镀膜室中其一相连。虽然通过镀膜室和卷绕室之间的缝隙抽真空系统可以对整个设备进行抽真空，但也会引发一些问题，如当真空泵仅与卷绕室相连，会导致在电子枪工作时镀膜室的局部压强差过大，引起的蒸发不均匀导致成膜质量下降，甚至有可能导致电子枪出现打火现象导致镀膜过程不能继续进行。而当真空泵仅与镀膜室相连时，镀膜室的真空度比卷绕室的真空度高，由于卷绕室的压强比镀膜室的压强大，会减少蒸发镀膜材料时材料蒸汽附着到基底上、使材料的有效利用率降低。
5.为了解决上述问题，本案由此而生。


技术实现要素：

6.(一)解决的技术问题
7.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，解决了上述背景技术中提出的问题。
8.(二)技术方案
9.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，包括镀膜系统、卷绕系统、在线膜厚检测仪、抽真空系统。设备分为镀膜室和卷绕室两部分，设备的上半部为卷绕室，下半部为镀膜室，卷绕室与镀膜室之间用隔板隔开并独立抽真空，两者通过镀膜主辊相连。
10.镀膜室中设有镀膜系统和抽真空系统。所述镀膜系统包括电子枪系统、坩埚、等离子辅助系统。
11.所述电子枪系统位于镀膜室一侧，包括直型电子枪、偏转磁场系统。所述直型电子枪由灯丝、发射电子的阴极、加速阳极和聚焦阳极组成。所述偏转磁场系统位于电子枪的电子束射出区域，由对称安放的电磁铁组成，可以产生一个磁场使电子束行进路径弯曲并垂
直入射到坩埚上的蒸发材料。
12.所述坩埚位于电子枪系统的下方，外形呈圆柱形，内部有凹槽结构用来装放镀膜材料，并且坩埚连有水冷系统，可以通过外置的冷却水循环进行冷却降温。
13.所述等离子辅助系统位于坩埚的正上方，包括空心阴极电子枪、阳极和气体进气系统，可以对反应气体进行等离子化处理。所述空心阴极电子枪连接气体进气系统，用金属钽管做阴极，工作时通入气体，发射出的低压大电流电子束实现等离子体激发。所述气体进气系统通过进气阀控制气体的进入，可以通入反应气体。
14.卷绕室内设有卷绕系统、在线膜厚检测仪和抽真空系统。
15.所述卷绕系统包括收卷辊、放卷辊、传导辊、镀膜主辊、卷绕张力控制系统和薄膜卷材。在进行镀膜时，薄膜卷材会在卷绕张力控制系统的控制下依次通过放卷辊、传导辊、镀膜主辊、传导辊、收卷辊。所述卷绕张力控制系统控制薄膜卷材的张力和卷绕速率，卷绕张力控制系统连接所有的辊，实时监控薄膜卷材的张力并做出反馈，保持薄膜卷材的张力稳定。
16.所述在线膜厚检测仪位于镀膜主辊到收卷辊间的两个传导辊之间，通过测量薄膜卷材透射率以及反射率，通过实时数据处理得出薄膜的厚度分布的信息。
17.所述抽真空系统有粗抽和精抽两种模式，低真空时使用粗抽模式进行快速抽真空，然后在开启精抽模式对设备进行精抽，以达到高真空的工作条件。由于镀膜室和卷绕室内设备元件和材料的放气率不同而且工作中还会再通入气体，所以镀膜室和卷绕室分别连接不同的抽真空系统。卷绕室的抽真空系统由位于卷绕室顶部的真空管道连接外部的机械泵、罗茨泵和分子泵或者低温泵构成。镀膜室的抽真空系统由位于镀膜室下方的真空管道连接外部的机械泵、罗茨泵和分子泵或者低温泵构成。
18.(三)有益效果
19.采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比，具备以下优点：
20.1、本实用新型一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，能够有效克服由于镀膜室的局部压强差过大引起镀膜材料蒸发的不均匀导致成膜质量下降、薄膜厚度不均匀等问题，具有蒸发稳定、成膜质量高的特点。
21.2、本实用新型一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，能有效地改善由于卷绕室与镀膜室的压强差过大导致会减少蒸发镀膜材料时材料蒸汽附着到基底上、使材料的有效利用率降低的问题，有效提高镀膜材料的利用率。
22.3、本实用新型一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，能有效地解决镀膜室真空度变化过大引起的电子枪产生打火的现象，有效提高电子枪在镀膜工作时的稳定性。
附图说明
23.图1为本实用新型示意图。
24.图中：1、卷绕室；2、镀膜室；3、薄膜卷材；4、放卷辊；5、镀膜主辊；6、传导辊；7、在线膜厚检测仪；8、收卷辊；9、阳极；10、等离子体；11、空心阴极电子枪；12、镀膜蒸汽；13、电子束；14、直型电子枪；15、电磁铁；16、真空管道；17、隔板；18、镀膜原料；19、坩埚。
具体实施方式
25.下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细阐述。
26.如图1所示：一种稳定高效的电子束真空镀膜设备，包括卷绕室1和镀膜室2，其中卷绕室1中有薄膜卷材3、放卷辊4、镀膜主辊5、传导辊6、在线膜厚检测仪7、收卷辊8，镀膜室2中有阳极9、空心阴极电子枪11、直型电子枪14、电磁铁15、镀膜原料18、坩埚19，并且卷绕室1和镀膜室2通过隔板17相隔开。
27.镀膜系统由镀膜室2中的直型电子枪14、电磁铁15、坩埚19、空心阴极电子枪11、阳极9组成。直型电子枪14中的灯丝通过间接加热阴极产生电子束13通过聚焦和加速入射到镀膜室2中，通过电磁铁15的偏转后垂直射向坩埚19，这时，坩埚19中的镀膜原料18被加热并蒸发形成镀膜蒸汽12，镀膜蒸汽12在上升的过程与空心阴极电子枪11和阳极9产生的等离子体10反应，然后沉积在镀膜主辊5的薄膜卷材3上。
28.卷绕室1中的卷绕张力控制系统与放卷辊4、镀膜主辊5、传导辊6、收卷辊8均相连接，通过实时监控薄膜卷材3的张力并做出反馈，保持薄膜卷材3的张力稳定。在线膜厚检测仪7通过测量薄膜卷材3透射率以及反射率，通过实时数据处理得出薄膜的厚度分布的信息。
29.真空管道16分别连接卷绕室1与外部真空泵以及镀膜室2与外部真空泵。
30.工作方式如以下步骤：
31.首先是镀膜前的准备工作，从侧面打开设备腔体，检查各个元器件，检查无误后，将薄膜卷材3放到卷绕室1中的放卷辊4上，然后通过引膜将薄膜卷材3经过传导辊6和镀膜主辊5绕到收卷辊8上。通过卷绕张力控制系统设定卷绕张力值、卷绕速度，然后以较低速率进行卷绕检查是否有问题，开启在线膜厚检测仪，检查无误之后停止卷绕，等待启动。将镀膜原料18缓慢加入到镀膜室2中的坩埚19的凹槽内。然后，关闭腔体。在关闭腔体的同时，卷绕室1与镀膜室2之间的隔板也会关上。
32.然后是抽真空环节。腔体关闭无误后，打开抽真空系统。抽真空系统首先会通过卷绕室1顶部的真空管道16以及镀膜室2底部的真空管道16进行粗抽，待压强到达1.3pa的时候，抽真空系统会自动切换为精抽模式，利用高真空泵进行抽气，此处的高真空泵可选用分子泵或者低温泵。卷绕室1与镀膜室2的两个抽真空系统的抽速由镀膜原料的材料以及通入的反应气体决定。
33.当设备的真空度达到镀膜的需要后，启动直型电子枪14，调节直型电子枪14和电磁铁15的参数使电子束13光斑对准坩埚19，启动水冷系统并且让坩埚19保持转动。启动等离子辅助系统，并启动气体进气系统通入气体，设置空心阴极电子枪11的参数使等离子体保持稳定。检查无误后，暂时关闭直型电子枪14、等离子辅助系统和气体进气系统。
34.设备运行没有问题后，开始镀膜。开启直型电子枪14和空心阴极电子枪11，设置卷绕张力系统参数输入所需卷绕速度开始卷绕。镀膜过程中通过观察内部运行情况和电脑的实时数据判断设备是否运行无误。
35.镀膜完成后，关闭直型电子枪14、等离子辅助系统和气体进气系统，破真空，从侧面打开设备腔体，然后从收卷辊8上取下薄膜成品。
36.清理设备腔体，检查器件的运行情况，准备下一次的镀膜作业。
37.以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不
偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。