专利名称：在真空室内放有一个装蒸发物的坩埚的真空镀膜设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空镀膜设备，该设备的真空室中装有一个用来盛蒸发物的坩埚和一种与蒸发物保持一定距离通过滚筒导引的薄膜。蒸发物例如为一种金属或金属氧化物或两者的混合物。
公知的真空镀膜设备(DOS 42 03 632)具有一个装蒸发物的容器和一个用来蒸发该容器中装的材料的蒸发装置，其中被镀物与蒸发物保持一定距离，并具有一个微波发送器用来把微波发送到介于蒸发物和被镀物之间的空间。
这种公知的设备可以改善塑料薄膜上的金属氧化物镀膜的性能。
还有一种薄膜的溅射装置，这种装置可对不同材料的膜层的镀膜速度进行调节(DE 39 12 572)，以便可达到极薄的镀膜厚度。为此在阴极侧配置了至少两种不同的对应电极。
此外，还公知了一种用高频阴极溅射分离金属合金的装置(DE 3541 621)，这种装置用两个靶交替控制，其中，两个靶都含有被分离金属合金的金属成份，但份量不同。为此，将被镀物放在一个支架上，在溅射过程中由一个驱动装置驱动支架旋转。
此外，还公知了一种镀膜装置(DE 38 02 852)，该装置用两个电极和至少一种溅射材料，被镀物放在有一个空间距离的两个电极之间，并选用交流半波作为波幅基本相等的低频半波。
此外，还公知了一种镀膜装置，特别是在一种活性气体中用导电的靶镀非导电膜(DE 42 04 999)的装置，该装置的电源与设置在一个可抽真空的镀膜室中的包括磁铁的阴极连接，阴极与靶共同作用，而且配置了两个在电气上相互分开的并由溅射室隔开的阳极，这两个阳极放在介于阴极和待镀物之间的一个平面内。其中，与一个中频发生器连接的变压器的次级绕组的两个输出端分别通过电源线与一个阴极连接，而且第一和第二电源线通过一条分支线相互连接，一个振荡回路，最好是一个线圈和一个电容器接入该分支线，而且任一电源线既通过一个对地设定直流电位的第一条电连接线与镀膜室连接，又通过一个相应的第二条电连接线与相应的阳极连接，并分别通过一条分支线连接已接通的电容器和镀膜室，同时在连接振荡回路和第二个二次接线的第一电源线的一段上接入一个扼流线圈。
还有一种公知的离子真空镀膜法(DE 44 12 906)，特别对大面积导电的或电绝缘的被镀物镀电绝缘膜和电绝缘被镀物镀导电膜具有高镀膜率，此法是在镀膜源和被镀物之间产生等离子体，来自等离子体的离子向被镀物方向加速，而且配置在导电被镀物上或直接配置在电绝缘被镀物后面通过整个镀膜面延伸的电极相对于等离子体交替施加负的和正的电压脉冲，其中负脉冲的存续时间与通过绝缘层和/或绝缘被镀物构成的电容器的充电时间匹配，正脉冲的存续时间选择为最多等于负脉冲持续时间，最好比负脉冲持续时间小2至10倍，正和负脉冲相互衔接，并根据基极电位调节到接近相同的高度，即脉冲高度相对于±20伏至±2000伏最好±50伏至±500伏的基极电位调节。
透明塑料膜特别是聚合塑料膜大量用于食品包装。这种塑料膜虽然很柔韧，但缺点是芳香物、水或氧都可透过。所以，为了避免这类物质的扩散，一般都用铝箔或蒸镀有铝的塑料膜。但这种膜的缺点是，清除困难，而且不透微波和光。由于工业化国家许多家庭广泛使用微波炉，所以在许多情况中，包装材料的微波透射性具有重大意义。
为了把透过微波的塑料的优点与对芳香物、水和氧有绝对阻隔作用的铝箔的优点结合起来，人们提出了在聚合薄膜上镀金属氧化物。其中，特别重要的镀膜材料乃是硅氧化物。镀有硅氧化物的塑料膜对氧、蒸汽和芳香物的层合结构和阻隔性能与铝箔或镀铝塑料膜的性能相似。
但镀金属氧化物(如氧化硅)的塑料膜所要求的镀膜技术与一般的镀膜技术大有区别，因为金属氧化物不同于金属，必须从固相中蒸发出。
氧化硅膜通过氧化硅在蒸发炉中蒸发或电子束蒸发而成(见T.克鲁克，K.吕布桑著“新式包装中”的新的“透明的食品包装”，许蒂格(Huethig)出版社1991年版)。氧化硅镀膜的优点是，易于弯折。此外，氧化硅与水不起化学作用，而且防腐蚀。氧化硅还可象氧化镁、三氧化二铝或二氧化硅那样用电子束蒸发，因为氧化硅具有相当高的蒸气压力。
本发明的任务是，提出一种可对薄膜、特别是具有透明阻隔层的包装薄膜具有高镀膜率和优质镀膜的真空镀膜设备，而且尽管析出寄生的氧化膜，但这种设备仍具有长的使用寿命和高的工艺稳定性。
根据本发明，这个任务是这样实现的与蒸发物保持一定距离的被镀物例如薄膜通过压滚，在坩埚上方，薄膜通过的镀膜滚筒的两侧各配置一个小室，小室中分别配置一个与中频电源连接的磁控阴极。其中，每个小室都分别通过一个通路直接与介于镀膜滚筒和坩埚之间的区域连通，而且这些通路的上方设置有一块隔板把镀膜室与卷绕室隔开。其中，两个小室都分别通过压力介质管道与生产气源连接。
本发明的其他细节和特征在从属权利要求中详细叙述。
本发明可用于各种实施方案，下面只结合附图所示的三个实施例来详细说明，附图表示真空镀膜设备的截面示意图。
图1表示装有一个长坩埚4的真空室3。坩埚4上方有一个镀膜滚筒6，它从上方限定了镀膜室17。从一个贮料滚筒绕开并绕在卷料滚筒上的待镀薄膜8连续通过镀膜滚筒6。
用一个电阻加热元件加热坩埚4，其中蒸发物以线材形状从一个电动贮料盘25拉出送进。在镀膜滚筒6的两侧，压滚5、7将薄膜8压到镀膜滚筒6上并同时对隔开镀膜室17和卷绕室18的隔板15、16起良好的密封作用。此外，在镀膜滚筒6的两侧配有两个用来安放溅射阴极11、12的小室9、10。溅射阴极11、12分别通过电源线26、27连接到中频电源19上，小室9、10分别通过供给管21、22与等离子体离子源23、24连通并通过通路13、14与镀膜滚筒6下方和蒸发源即坩埚4上方的区域20连通。
溅射阴极11、12采用磁控管并设计成使它的最长的延伸至少等于作为冷却滚筒构成的滚筒5、6、7的长度，而且它的纵轴与滚筒轴线平行延伸。两个阴极11、12的靶28、29分别对准隔板15和16。
图2所示实施例与图1实施例的区别在于，不是两个压滚贴到镀膜滚筒6上和镀膜室17对卷绕室18密封，而是隔板31、32具有两块紧贴在镀膜滚筒6上的很窄的线材压板33、34。此外，小室9通过一个通路或缝隙35与区域20连通。该缝隙与镀膜滚筒6面向坩埚4并构成实际的镀膜窗口36很近的切口连通。阴极12的第二小室10也通过一个缝隙或通路37与区域20连通。这个缝隙当然要比设置在镀膜滚筒6另一侧上的缝隙长。
在图3所示实施例中，在镀膜滚筒6两侧设置的小室9、10通过孔38、39与真空室直接连通，其中，镀膜滚筒6对隔板40、41只通过介于薄膜8和配合滚筒6的隔板40、41的侧边段之间的窄缝进行。
当缝隙或通路13、14象图1那样设置时，则此缝隙位于滚筒顶部和冷却滚筒或镀膜滚筒6之间，这样等离子体便沿镀膜滚筒上的薄膜8扩散。通过另外的结构布置可轻易地扩大图1所示180°的包角，使之扩大到270°是不成问题的。在图2中，只对短的预先处理是理想的，所以在开卷侧上的缝隙35缩短。图3表示缝隙38、39也可位于冷却滚筒6的外部，以便只在镀膜区获得一个弱的离子作用。两个磁控管11、12都与交流电源19连接。交流电压例如可为40千赫，但该方法亦可用更低的频率工作。
两个磁控管11、12带有靶，靶的溅射粒子在图2情况中不能到达薄膜8。但也可将一或两个靶28、29对准冷却滚筒6的方向，这样例如对镀膜的前几层要利用溅射膜比蒸发膜较高的附着强度时，磁控管就能溅射到薄膜8上。
为了可调节每一过程的最佳条件并为了可用相同或不同的气体或混合气供给不同的小室，活性气体(氧、氮、有机化合物等)的气源对各个小室9、10单独供气。
不用交流电压工作的磁控管与别的装置比较，具有可在镀膜生长过程中进行猛烈轰击的高等离子体密度的优点。与DE 44 12 906提出的先有技术比较，具有这样的优点，即两个磁控管11、12配置在真空室分开的小室中。这样就不可能被寄生生成的膜层覆盖。这种装置迫使等离子区通过镀膜滚筒整个大包角。因而比先有技术的等离子体接触要长得多和巨烈得多，这对要求的膜层生成是很重要的。等离子作用区的长度没有预先给定。通过结构设计可确定作用区的长度，而与镀膜区无关，例如不用预先处理或用短的预先处理。此外，通过隔开可在使用附加真空泵和对活性气体供气进行控制的情况下，蒸发器和磁控管都分别在最佳的压力范围内工作。这样就能控制从活性气体产生的离子团，而与蒸发过程无关。在使用电子蒸发源时，会出现不导电的膜或薄膜充电的问题，这会在卷绕时出现麻烦。因为等离子体是准中性的，所以等离子体中的载流子被吸到薄膜上，从而在薄膜通过位于卷绕方向的磁控管小室时出现电荷衰减。
权利要求
1.一种真空镀膜设备，具有设在真空室(3)中用来盛蒸发物的坩埚(4)和一个蒸发源以及一个与蒸发物保持一定距离的被镀物；其中，蒸发物例如为某种金属或金属氧化物或金属与金属氧化物的混合物，被镀物例如为一种通过滚筒(5、6、7)的薄膜(8)，其中坩埚(4)上方的薄膜(8)所通过的镀膜滚筒(6)的两侧分别配置一个小室(9、10)用来分别放置一个与中频电源(19)连接的磁控阴极(11或12)，而且每个小室(9、10)都分别通过一条通路(13、14)与介于镀膜滚筒(6)和坩埚(4)之间的区域(20)直接连通，其中通路(13、14)的上方有隔板(15、16)把镀膜室(17)和卷绕室(18)隔开，而这两个小室(9、10)则分别通过压力介质管道(21、22)与生产气源(23、24)连接。
2.按权利要求1的真空镀膜设备，其特征是，在镀膜滚筒(6)两侧的两个小室(9、10)中设置的阴极(11、12)的靶(28、29)对准隔板(15、16或31、32或40、41)。
3.按权利要求1的真空镀膜设备，其特征是，在镀膜滚筒(6)两侧有另外两个滚筒(5、7)可旋转地装在将真空室分成两个室(17、18)的隔板(15、16)上，这两个滚筒的旋转轴平行对准镀膜滚筒(6)的旋转轴，而且这两个滚筒一方面将薄膜(8)压到镀膜滚筒(6)上，另一方面又将连通小室(9、10)与镀膜室(17)的通路(13、14)对隔板和对卷绕室(18)进行密封。
4.按权利要求1的真空镀膜设备，其特征是，连通镀膜滚筒(6)两侧装有溅射阴极(11、12)的小室(9、10)与装有蒸发源(4)的镀膜室(17)的通路(13、14)或(35、37)至少有一部分受镀膜滚筒(6)的圆柱形表面和贴在其上的薄膜(8)的限制。
5.按上述权利要求之一或多项的真空镀膜设备，其特征是，镀膜滚筒(6)通过冷却剂冷却。
6.真空镀膜设备，其特征是，设在镀膜滚筒(6)两侧的磁控管(11、12)的小室(9、10)通过通路(38、39)与镀膜室(17)连通，在小室(9、10)和镀膜室(17)之间设置有隔板。
全文摘要
真空镀膜设备的真空室(3)中放有一个盛蒸发物的坩埚(4)和一种与蒸发物保持距离的被镀物。蒸发物为金属或金属氧化物或其混合物，被镀物例如为一种通过滚筒的薄膜(8)。在坩埚(4)上方，薄膜所通过的镀膜滚筒(6)的两侧分别配置一个小室(9、10)用来分别放置一个与中频电源(19)连接的磁控阴极(11或12)。其中，每个小室(9、10)都通过一个单独的通路(13、14)与介于镀膜滚筒(6)和坩埚(4)之间的区域(20)直接连通，而且两个小室都分别通过压力介质管道(21、22)与生产气源(23、24)连接。
文档编号C23C14/22GK1157334SQ9611459
公开日1997年8月20日 申请日期1996年11月22日 优先权日1995年11月24日
发明者J·萨克兹鲍斯基, G·托伊谢尔, G·施泰宁格 申请人:鲍尔泽斯和利博尔德德国控股公司