薄膜基体镀前等离子体处理方法及其设备技术

本发明专利技术公开了一种薄膜基体镀前等离子体处理方法及其设备，通过狭缝可有效解决了放料室、前处理室和镀膜室之间的串气问题，避免各腔室功能在实现过程发生气氛变化，确保各腔室的功能稳定实现。薄膜基体在经过前处理室时通过限位板进行限定，防止薄膜基体在收到离子风而产生位移，确保基体表面镀前处理效果；而且通过等离子体装置能大大提高Ar原子的离化率，在空间范围内形成高密度的等离子体，有效提升薄膜基体表面的快速镀前清洁能力，进而快速将薄膜基体表面吸附的杂质气体充分释放干净，不仅清洁效果好、速度快，而且确保了薄膜基体镀前表面活性，不易产生变形或断裂现象，镀膜后膜层阻值一致性好，能够实现持续高质量生产。能够实现持续高质量生产。能够实现持续高质量生产。

【技术实现步骤摘要】
薄膜基体镀前等离子体处理方法及其设备


[0001]本专利技术涉及薄膜基体处理
，特别涉及一种薄膜基体镀前等离子体处理方法及其设备。

技术介绍

[0002]一般情况下，基体表面的镀前处理可大致分为非真空环境表面清洁和真空环境表面清洁；非真空环境表面清洁可以是金属基体的超声波清洗，玻璃基体的酒精擦拭等；真空环境表面清洁一般为偏压溅射的辉光清洗(适用于金属基体表面)，离子源的离子束清洗(使用于金属、玻璃、塑胶等基体表面)，以及真空弧源的弧光清洗(常适用于能耐高温的金属基体表面)。近几年塑胶(如PET，ABS，PC等)等薄膜基体的镀膜应用已从传统装饰镀膜(例如糖果包装纸的Al膜，香烟内锡纸的Sn膜)，向锂电池的电芯件镀膜等高新技术应用转变。
[0003]传统roll to roll设备的塑料镀膜因较多装饰膜层方面应用，膜层质量要求并不高，仅作装饰等用途，所以其设备内的收卷、放卷的速度可以从最初的2～5m/min向50～100m/min的快速迭代，其膜层厚度基本也是几百纳米和微米级别，常采用蒸发镀膜方式实现。
[0004]而一些其它领域因对薄膜基体的膜层却提出不一样的需求。例如锂电池的传统电芯是采用电镀涂层实现；随着电镀工艺与环境保护的冲突，电芯功率受汽车续航里程而不断提升，其体积却需要缩小；电芯薄膜基体采用roll to roll设备进行真空镀膜已成为替代原有电镀工艺制程的核心工序变得十分重要。但由于这种薄膜基体的镀膜对膜层要求较高，主要体现在膜基结合力，膜层均匀性等方面。
[0005]而原来适用塑胶镀膜的镀前处理多数采用阳极层离子源，在薄膜基体运行速度2～5m/min时塑胶薄膜表面吸附的杂质气体是可以通过阳极层离子源进行释放；但在50～100m/min速度运行时无法得到完全释放。其主要原因是阳极层离子源的离子束流基本在0.2～3.0A范围(这里是指阳极层离子源的有效处理长度为1m的情形下，即薄膜基体有效区幅宽为1m时；下文均是如此)，而且此范围内同一阳极层离子源还不能稳定实现，只有塑胶薄膜运行速度为2～5m/min时，基本能够将塑胶薄膜表面吸附的杂质气体充分释放出来。
[0006]但在50～100m/min甚至更高的运动速度时，阳极层离子源无法能够将塑胶薄膜表面吸附的杂质气体充分释放干净，从而需要加装约20套的阳极层离子源来解决；一方面薄膜基体采用双面镀膜时加装数量会加倍为约40套，设备价格成本直线上升，另一方面加装数量变多时，阳极层离子源的高电压(电压范围一般在100～600V范围调整，电压较大时电流较大)会使薄膜基体承受较高电压反复轰击，导致薄膜基体变形甚至断裂，难以持续生产。

技术实现思路

[0007]针对上述不足，本专利技术的目的在于，提供一种能较好解决上述问题的薄膜基体镀前等离子体处理方法及其设备。
[0008]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种薄膜基体镀前等离子体处理方法，薄膜基体通过间距为1～3mm的狭缝依次经过前处理室和镀膜室；通过狭缝可以让放料室、前处理室和镀膜室之间形成“气切”效果，即解决了放料室、前处理室和镀膜室之间的串气问题，避免各腔室功能在实现过程发生气氛变化，从而影响各腔室的功能实现。薄膜基体在经过前处理室时通过限位板进行限定，防止薄膜基体在收到离子风而产生位移；在前处理室中，通过给等离子体装置中的中空阴极电离器通入一定量的Ar气，在中空阴极电离器的出口位置将一部分Ar原子电离成Ar
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和电子e；给等离子体装置中的阳极板通入正电位时电子e会被赋以电场力，实现气体电离前的雪崩效应，从而延长电子e到达阳极板的行程路径，并能够将Ar原子进一步电离成Ar
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和电子e，提高Ar原子的离化率，最终在空间范围内形成高密度的等离子体。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，在阳极板的上方设置有屏栅极，在屏栅极的上方设置有加速极，给屏栅极正电位、给加速极负电位，使得等离子体中部分足够能量的Ar
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可以从屏栅极的缝隙中逃逸出去，并向加速极飞去，且可以通过加速极的缝隙最终飞向薄膜基体；而电子e基本都飞向屏栅极，经过屏栅极的缝隙后，在加速极的负电位作用下，无法从加速极的缝隙逃逸出去。
[0010]一种薄膜基体镀前等离子体处理设备，其包括依次连接的放料室、前处理室和镀膜室，所述前处理室与放料室和镀膜室之间的连接通道上设有隔板，该隔板上设有供薄膜基体穿过、间距为1～3mm的狭缝；所述前处理室内对应薄膜基体穿过轨迹线的一侧位置设有等离子体装置，另一侧位置设有防止薄膜基体在收到离子风而产生位移的限位板。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述等离子体装置包括屏栅极、屏栅极座、磁铁体、铁磁路、阳极绝缘座、放电室壁、阳极板、中空阴极电离器和加速极，所述中空阴极电离器设置在所述铁磁路的中心区域，所述阳极绝缘座和磁铁体按由内至外的顺序设置在所述铁磁路的边缘区域，所述放电室壁设置在所述阳极绝缘座上，所述阳极板对应放电室壁的内侧位置设置在阳极绝缘座上，所述屏栅极座设置在所述放电室壁和磁铁体的上端，所述屏栅极位于中空阴极电离器的上方位置，且该屏栅极的边缘位置设置在所述屏栅极座上，所述加速极位于所述屏栅极的上方位置。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述中空阴极电离器的数量为多个，均匀分布在所述铁磁路的中心区域。所述中空阴极电离器呈矩阵式排列，分为三列九行。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述等离子体装置上设有水冷通道，采用水冷方式进行冷却，能对阳极板进行快速冷却。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述等离子体装置中的中空阴极电离器的数量为多个，并均匀分布。有效提升等离子体在整个空间内的电离密度均匀性。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述前处理室内的等离子体装置数量为两个，分布在薄膜基体穿过轨迹线的两侧位置，满足双面镀前处理的要求。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过狭缝有效解决了放料室、前处理室和镀膜室之间的串气问题，避免各腔室功能在实现过程发生气氛变化，从而确保各腔室的功能稳定实现。薄膜基体在经过前处理室时通过限位板进行限定，防止薄膜基体在收到离子风而产生位移，确保处理效果；而且通过等离子体装置能大大提高Ar原子的离化率，在空间范围内形成高密度的等离子体，有效提升薄膜基体表面的快速镀膜清洁能力，进而快速将薄膜基体
表面吸附的杂质气体充分释放干净，不仅清洁效果好、速度快，而且有效保证薄膜基体表面活性，不易产生变形或断裂现象，膜层阻值一致性好，实现持续快速生产。
[0017]下面结合附图与实施例，对本专利技术进一步说明。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的整体结构示意图。
[0019]图2为本专利技术中前处理室的结构示意图。
[0020]图3为本专利技术中等离子体装置的结构示意图。
[0021]图4为图3中A-A的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0022]实施例：参见图1-图4，本实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜基体镀前等离子体处理方法，其特征在于，薄膜基体通过间距为1～3mm的狭缝依次经过前处理室和镀膜室；薄膜基体在经过前处理室时通过限位板进行限定，防止薄膜基体在收到离子风而产生位移；在前处理室中，通过给等离子体装置中的中空阴极电离器通入一定量的Ar气，在中空阴极电离器的出口位置将一部分Ar原子电离成Ar
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和电子e；给等离子体装置中的阳极板通入正电位时电子e会被赋以电场力，实现气体电离前的雪崩效应，从而延长电子e到达阳极板的行程路径，并能够将Ar原子进一步电离成Ar
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和电子e，提高Ar原子的离化率，最终在空间范围内形成高密度的等离子体。2.根据权利要求1所述的薄膜基体镀前等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体装置中的中空阴极电离器的数量为多个，并均匀分布。3.根据权利要求1所述的薄膜基体镀前等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体装置采用水冷方式进行冷却。4.根据权利要求1所述的薄膜基体镀前等离子体处理方法，其特征在于，在阳极板的上方设置有屏栅极，在屏栅极的上方设置有加速极，给屏栅极正电位、给加速极负电位，使得等离子体中部分足够能量的Ar
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可以从屏栅极的缝隙中逃逸出去，并向加速极飞去，且可以通过加速极的缝隙最终飞向薄膜基体；而电子e基本都飞向屏栅极，经过屏栅极的缝隙后，在加速极的负电位作用下，无法从加速极的缝隙逃逸出去。5.一种薄膜基体镀前等离子体处理设备，其包括依次连接的放料室、前处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋光耀，田修波，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：