一种功能膜镀膜方法及功能膜镀膜装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种功能膜镀膜方法及功能膜镀膜装置，处理方法包括：提供牵引基材膜运动的牵引力；提供喷向基材膜第一表面的第一气体薄层；第一气体薄层包括至少两路第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层；第一缓冲区气体层在两路第一先导气层之间，第一气体隔离面气体层在第一先导气层及第一缓冲区气体层的四周用于与外界隔离；提供反向基材膜第一表面的第一回收气体层，第一回收气体层依靠气体的流动压力差运动用于对第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层形成气体阻断；回收气体层为回收的工作气体。本发明专利技术实现工业级柔性高分子聚合物连续表面处理，尤其是量产化封装连续处理作业能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种功能膜镀膜方法及功能膜镀膜装置


[0001]本专利技术属于材料表面处理
，涉及一种功能膜镀膜方法及功能膜镀膜装置。

技术介绍

[0002]原子层沉积技术采用反应物分子有序交替输运、表面自限制性生长、步进式表面覆盖等方式和机理来控制物体表面的气相化学反应，从而实现纳米/亚纳米尺度内薄膜生长速率的精确控制。目前，在需要制备超薄、高均匀性和保型性极好的各种薄膜材料的应用中，原子层沉积技术具有不可替代的地位。正因如此，原子层沉积技术有着广泛的应用领域。具不完全统计，原子层沉积技术的应用在过去的十年中成指数增长，目前这种方法已经被广泛应用于半导体及相关产业，例如：集成电路、传感器、III-V器件、微/纳机电系统制造业、光学器件和光电工程、防锈耐磨材料和可再生能源应用（比如：太阳能）。其他大规模的应用包括防腐、能源存储和生产（例如：先进薄膜电池和燃料电池）、柔性电子水分或者气体密封涂层、针对医疗设备和植入体的生物相容性涂层、水净化、先进的照明设备（例如：LED）、生态包装材料、装饰涂料、玻璃防裂层、防水涂料等。
[0003]NCAP为Nano-Encapsulation的缩写形式。NCAP技术（NCAP Technology）是专门针对柔性高分子聚合物膜材料（即“基材膜”）表面封装应用所开发的多种技术集成的总称。封装则特指针对基材膜所做的对多种气体（特别是水气及氧气）的高性能阻隔处理。NCAP技术是气相表面处理技术，其实质是气相条件下基材膜材料的表/界面及内部物理化学反应。
[0004]然而如何对工业级柔性高分子聚合物（或其他平面硬质/软质材料）表面进行气相表面，实现材料表面连续性、快速化处理，是急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种功能膜镀膜方法及功能膜镀膜装置，该功能膜镀膜方法拥有工业级柔性高分子聚合物表面处理技术所要求的核心功能，能够满足NCAP技术的工艺、工程及系统要求，实现材料表面连续性、快速化处理。
[0006]为达到以上几个目的，本专利技术采用以下的技术方案予以实现：一种功能膜镀膜方法，包括以下步骤：提供牵引基材膜运动的牵引力；提供喷向基材膜第一表面的第一气体薄层；第一气体薄层包括至少两路第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层；第一缓冲区气体层在两路第一先导气层之间，第一气体隔离面气体层在第一先导气层及第一缓冲区气体层的四周用于与外界隔离；其中，第一先导气层是工作气体与作为反应物的三甲基铝蒸汽分子的混合气体，用于与基材膜表/界面的物理化学反应；第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层均为工作气体；工作气体为惰性气体；提供反向基材膜第一表面的第一回收气体层，第一回收气体层依靠气体的流动压力差
运动用于对第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层形成气体阻断；所述的第一回收气体层为回收的工作气体；提供喷向基材膜第二表面的第二气体薄层；第二气体薄层包括至少两路第二先导气层、第二缓冲区气体层以及第二气体隔离面气体层；第二缓冲区气体层在两路第二先导气层之间，第二气体隔离面气体层在第二先导气层及第二缓冲区气体层的四周用于与外界隔离；其中，第二先导气层是工作气体与作为反应物的四氯化钛蒸汽分子的混合气体，用于与基材膜表/界面的物理化学反应；第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层均为工作气体；工作气体为惰性气体；提供反向基材膜第二表面的第二回收气体层，第二回收气体层对第二先导气层、第二缓冲区气体层以及第二气体隔离面气体层形成气体阻断。
[0007]进一步的根据本专利技术所述的功能膜镀膜方法，其中第一气体薄层和第二气体薄层的厚度小于200μm；第一气体薄层和第二气体薄层内部反应物分子均匀分布且内部各点压力相同；第一气体薄层和第二气体薄层使得处于中间的基材膜能够无接触夹持以及保持基材膜表面的平整度。
[0008]进一步的根据本专利技术所述的功能膜镀膜方法，其中所述的反应物分子在流动气体内经历三个区域并最终输运到基材膜表面发生表面物理化学反应，三个区域分别为层流对流区、对流扩散区及扩散区；层流对流区是流动气体在与基材膜的输送平行方向上，保持喷射时的速度，反应物分子靠对流作用进行输运；对流扩散区是流动气体进入基材膜表面的空气动力学界面层后开始减速，反应物分子靠对流及扩散的共同作用进行输运；扩散区是在近基材膜表面，气体流速降低直到物体表面流速降为零，反应物分子最终靠扩散作用输运到物体表面。
[0009]进一步的根据本专利技术所述的功能膜镀膜方法，其中反应物分子在流动气体内的输运、表面吸附及生长将按以下方程进行：其中，c：反应物分子数密度；t：时间变量；x：沿基材膜传输方向空间变量；u：反应物分子沿基材膜传输方向速度分量；P
e
：P
é
clet数，标定对流与扩散的相对强度；Q
NCAP
：NCAP传输耗尽参数，源于表面吸附，与扩散区厚度、基材膜表面能以及表面拓扑结构相关，Q
NCAP
∝
σh-1/2
E
A
θ
2/3
，其中，σ代表基材膜表面粘滞度，h为空气动力学边界层厚度，E
A
为表面吸附驱动能，θ代表基材膜初始表面捕获位拓扑结构系数；
P
NCAP：
NCAP工艺控制参数，其定义为，其中η代表初始表面反应或然率，惰性聚合物约为0.53，表面活性聚合物以及活性聚合物约为0.9，k
B
为玻尔兹曼常熟，T为反应温度，E
a
为表面反应活化能，v
th
为反应物分子热移动速度，H为封装层厚度，D为反应物分子与工作气体分子间扩散系数；ξ：总表面反应几率，与分子散射截面及总分子数有关，在基材膜表面,ξ通常被设定在0.55~0.85范围内；Ф：NCAP封装膜表面覆盖率。
[0010]一种用于实现本专利技术所述功能膜镀膜方法的功能膜镀膜装置，包括：输送装置，用于提供牵引基材膜（200）运动的牵引力；喷头，用于提供喷向基材膜表面的气体薄层，包括：喷头体，用于提供支撑；封装工作面（105），所述的封装工作面（105）设置在喷头体表面，且封装工作面（105）与基材膜（200）表面相对设置；所述的封装工作面（105）具有多个沿线性排布的排气孔（1052），排气孔（1052）用于在基材膜（200）表面形成气体薄层；所述的排气孔（1052）包括：先导气排气孔（1052a）；用于提供先导气层；先导气排气孔（1052a）具有两列，两列先导气排气孔（1052a）分别提供两种反应气体；缓冲排气孔（1052b），缓冲排气孔（1052b）与进气管道连接用于提供缓冲区气体层；气体隔离排气孔（1052c），气体隔离排气孔（1052c）与进气管道连接用于提供气体隔离面气体层；及气体回收槽（1055），气体回收槽（1055）设置在先导气排气孔（1052a）的外周，用于提供反向基材膜表面的回收气体层，回收气体层依靠气体的流动压力差运动用于对先导气层、缓冲区气体层以及气体隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能膜镀膜方法，其特征在于，包括以下步骤：提供牵引基材膜运动的牵引力；提供喷向基材膜第一表面的第一气体薄层；第一气体薄层包括至少两路第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层；第一缓冲区气体层在两路第一先导气层之间，第一气体隔离面气体层在第一先导气层及第一缓冲区气体层的四周用于与外界隔离；其中，第一先导气层是工作气体与作为反应物的三甲基铝蒸汽分子和/或四氯化钛蒸汽分子的混合气体，用于与基材膜表/界面的物理化学反应；第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层均为工作气体；工作气体为惰性气体；提供反向基材膜第一表面的第一回收气体层，第一回收气体层依靠气体的流动压力差运动用于对第一先导气层、第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层形成气体阻断；所述的第一回收气体层为回收的工作气体；提供喷向基材膜第二表面的第二气体薄层；第二气体薄层包括至少两路第二先导气层、第二缓冲区气体层以及第二气体隔离面气体层；第二缓冲区气体层在两路第二先导气层之间，第二气体隔离面气体层在第二先导气层及第二缓冲区气体层的四周用于与外界隔离；其中，第二先导气层是工作气体与作为反应物的三甲基铝蒸汽分子和/或四氯化钛蒸汽分子的混合气体，用于与基材膜表/界面的物理化学反应；第一缓冲区气体层以及第一气体隔离面气体层均为工作气体；工作气体为惰性气体；提供反向基材膜第二表面的第二回收气体层，第二回收气体层对第二先导气层、第二缓冲区气体层以及第二气体隔离面气体层形成气体阻断。2.根据权利要求1所述的功能膜镀膜方法，其特征在于，第一气体薄层和第二气体薄层的厚度小于200μm；第一气体薄层和第二气体薄层内部反应物分子均匀分布且内部各点压力相同；第一气体薄层和第二气体薄层使得处于中间的基材膜能够无接触夹持以及保持基材膜表面的平整度。3.根据权利要求1或2所述的功能膜镀膜方法，其特征在于，所述的反应物分子在流动气体内经历三个区域并最终输运到基材膜表面发生表面物理化学反应，三个区域分别为层流对流区、对流扩散区及扩散区；层流对流区是流动气体在与基材膜的输送平行方向上，保持喷射时的速度，反应物分子靠对流作用进行输运；对流扩散区是流动气体进入基材膜表面的空气动力学界面层后开始减速，反应物分子靠对流及扩散的共同作用进行输运；扩散区是在近基材膜表面，气体流速降低直到物体表面流速降为零，反应物分子最终靠扩散作用输运到物体表面。4.根据权利要求3所述的功能膜镀膜方法，其特征在于，反应物分子在流动气体内的输运、表面吸附及生长将按以下方程进行：
其中，c：反应物分子数密度；t：时间变量；x：沿基材膜传输方向空间变量；u：反应物分子沿基材膜传输方向速度分量；P
e
：P
é
clet数，标定对流与扩散的相对强度；Q
NCAP
：NCAP传输耗尽参数，源于表面吸附，与扩散区厚度、基材膜表面能以及表面拓扑结构相关，Q
NCAP
∝
σh-1/2
E
A
θ
2/3
，其中，σ代表基材膜表面粘滞度，h为空气动力学边界层厚度，E
A
为表面吸附驱动能，θ代表基材膜初始表面捕获位拓扑结构系数；P
NCAP：
NCAP工艺控制参数，其定义为,其中η代表初始表面反应或然率，惰性聚合物约为0.53，表面活性聚合物以及活性聚合物约为0.9，k
B
为玻尔兹曼常熟，T为反应温度，E
a
为表面反应活化能，v
th
为反应物分子热移动速度，H为封装层厚度，D为反应物分子与工作气体分子间扩散系数；ξ：总表面反应几率，与分子散射截面及总分子数有关，在基材膜表面,ξ通常被设定在0.55~0.85范围内；Ф：NCAP封装膜表面覆盖率。5.一种用于实现权利要求1-4任一项所述功能膜镀膜方法的功能膜镀膜装置，其特征在于，包括：输送装置，用于提供牵引基材膜（200）运动的牵引力；喷头，用于提供喷向基材膜表面的气体薄层，包括：喷头体，用于提供支撑；封装工作面（105），所述的封装工作面（105）设置在喷头体表面，且封装工作面（105）与基材膜（200）表面相对设置；所述的封装工作面（105）具有多个沿线性排布的排气孔（1052），排气孔（1052）用于在基材膜（200）表面形成气体薄层；所述的排气孔（1052）包括：先导气排气孔（1052a）；用于提供先导气层；先导气排气孔（1052a）具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪源源，
申请(专利权)人：西安跃亿智产信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：