EP2176440A2 - Verfahren und vorrichtung zur aufbringung einer schicht eines trennmittels auf ein substrat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufbringung einer schicht eines trennmittels auf ein substrat

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EP2176440A2
EP2176440A2 EP08773839A EP08773839A EP2176440A2 EP 2176440 A2 EP2176440 A2 EP 2176440A2 EP 08773839 A EP08773839 A EP 08773839A EP 08773839 A EP08773839 A EP 08773839A EP 2176440 A2 EP2176440 A2 EP 2176440A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
release agent
interior
substrate
evaporator
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08773839A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan KÜPER
Christopher Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler Alzenau GmbH
Original Assignee
Leybold Optics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leybold Optics GmbH filed Critical Leybold Optics GmbH
Publication of EP2176440A2 publication Critical patent/EP2176440A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/243—Crucibles for source material
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    • C23C14/246—Replenishment of source material
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying a layer of a release agent to a moving or movable in a vacuum chamber substrate, wherein the release agent is evaporated or vaporizable into the interior of a provided with at least one nozzle directed to the vacuum chamber.
  • the moving or movable substrate is usually a strip-shaped substrate which is provided with a metal coating in the vacuum chamber of a coating installation.
  • the substrate is guided past a metal coating device and is wound off or rolled up via rollers from a supply reel to a take-up reel.
  • the release agent may generally be esters, glycols, fluorocarbons and hydrocarbons. Preferred is a perfluoro-polyether oil.
  • the substrate is provided with masking by applying the release agent to regions designated as free stripes, so that these regions are not coated with metal.
  • the interior of the evaporator chamber for the release agent can be supplied via a supply line selbiges release agent.
  • the evaporator chamber is provided with a directed onto the substrate nozzle or nozzle bar, via which the evaporator chamber is connected to the vacuum chamber.
  • the release agent is vaporized in the interior of the evaporator chamber under a slight vacuum and usually applied immediately before a coating of the substrate from the vapor phase by means of the nozzle to the substrate located in the vacuum chamber.
  • An important requirement in the application of the release agent to the substrate is to regulate the amount of release agent so that only the exact amount of oil that produces optimum masking is vaporized and the release agent is vaporized only when it is applied is needed. It is known, for example from EP 1 035 553 A1, to use one or more heatable blocks, which are heated to a temperature above the boiling point of the oil, for oil evaporation. The large mass of a metal block means that even with changing substrate speeds, the tracking of the amount of oil by a change in the temperature of the release agent to be vaporized is not possible or not fast enough.
  • valves with which the supply of separating agent vapor to the nozzle bar can be blocked.
  • release agent vapor may enter the vacuum chamber elsewhere and contaminate it.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device for applying a layer of a release agent to a moving or movable in a vacuum chamber substrate, with which the prior art is improved.
  • the release agent is not vaporized by means of a metal block and / or from a bath or the like, but rather evaporates into the interior of the evaporator chamber during or immediately after injection of a predetermined amount.
  • the problem of thermal inertia Metal blocks is basically eliminated.
  • the elimination of the release agent also solves the problem of changing the release agent properties by distillation over a longer period. Furthermore, there is a cost savings, since no release agent is wasted by discarding the sump.
  • an amount of the release agent is injected, which corresponds to a predetermined thickness of the release agent on the substrate at a predetermined speed of the substrate, so that an unnecessary evaporation of release agent is avoided and further minimizes evaporation of release agent in the vacuum chamber or at least reduced.
  • the injection also allows a delay-free or delay-reduced start and / or termination of the application of the release agent or the masking of the substrate, since only a small amount of release agent is introduced into the interior of the evaporator chamber, which is evaporated relatively quickly.
  • a delay-free or with a reduced delay starting and / or stopping the masking prevents carryover of release agent via transport elements, such as rollers whereby a subsequent deterioration of the film is prevented.
  • the inventive injection of release agent for evaporation in the interior also allows better or even delay-free controllability of the applied amount of release agent at different speeds of the moving or movable substrate and thus allows a constant product quality.
  • the release agent is supplied via a supply line from a reservoir. It is particularly preferred for the reservoir to be under atmospheric pressure, since this allows the reservoir to be filled in a particularly simple manner without a special filling device.
  • the supply of release agent to the evaporator chamber takes place at a pressure higher than the pressure of the vacuum chamber, so that the transport of the vaporized release agent from the interior of the evaporator chamber through the nozzle or the plurality of nozzles is accelerated to the substrate by virtue of the pressure difference.
  • a controlled supply of the amount of release agent is preferably carried out by a pump, more preferably by a volumetric pump.
  • a flash evaporation of the release agent takes place, wherein the release agent evaporates immediately and completely after the injection into the interior of the evaporator chamber. It is located, especially during the Evaporation, no or only a very small amount of liquid release agent within the evaporator chamber.
  • At least a portion of the walls of the evaporator chamber are maintained at a temperature well above the boiling temperature of the release agent in vacuum.
  • a constant temperature of the said chamber walls is preferred since this makes it easier to control the evaporation of the separating agent.
  • a rapid and complete evaporation of the amount of release agent supplied to the interior during the injection is facilitated by the release agent being sprayed onto a heated evaporator surface in the interior of the evaporator chamber. It is particularly preferred if this evaporator surface is heated independently of the chamber walls, since the heat inertia of the evaporator surface is less than that of the chamber walls and thus a faster change in temperature can be achieved.
  • the amount of vaporized oil is regulated by the amount of oil injected. It is advantageous to independently heat the evaporator plate because heating the entire furnace to elevated temperatures, such as 200 ° C., can lead to deformation and safety problems.
  • a pressure relief valve as in a further embodiment of the invention, a, for example, a slight overpressure relative to the atmospheric pressure can be maintained in the supply line, which prevents outgassing of the release agent in the supply line.
  • the pressure relief valve is heated or is heated.
  • the pressure relief valve must be min. 1 bar back pressure so that no oil is pushed past the pump into the chamber as soon as the chamber is evacuated.
  • an interior-side opening of the nozzles is shielded by means of a labyrinth plate opposite the region into which the release agent is injected so that a more homogeneous vapor is supplied to the nozzles and splashes can not reach the film.
  • the inventive device for applying a layer of a release agent to a moving or movable in a vacuum chamber substrate, wherein the vacuum chamber at least one metal evaporator device, with an evaporator chamber, which is provided with at least one nozzle directed to the substrate, and wherein the release agent is the interior of the evaporator chamber fed via a supply line, characterized in that the supply line is connected to an injection device by means of the liquid separating agent for injection into the interior of the evaporator chamber is injectable or injected.
  • FIG 1 in a highly schematic manner, a device according to the invention for
  • the evaporator chamber 11 shown in FIG. 1 has an inner space 12 with corresponding walls, but not provided with reference numerals, and is provided with a nozzle 60, which is directed onto a moving belt-shaped substrate 80.
  • the nozzle 60 has an interior-side opening through which the vaporized release agent is delivered to areas of the substrate 80.
  • the substrate 80 is guided over a roller 70, which is arranged in a vacuum chamber of a roller 70, not shown in detail and equipped with a metal evaporator, the direction of rotation of the roller 70 being indicated by an arrow.
  • a coating is carried out with aluminum.
  • an evaporator plate 15 is arranged, which can be heated by a heatable by means of a voltage source 90 heater 100, for example. Furthermore, the walls of the interior 12 are heated.
  • the nozzle 60 is arranged geodetically higher than the evaporator plate 15th
  • the evaporator chamber 1 1 is connected via a supply line 20 to a reservoir 10 for release agent, which may be esters, glycols, fluorocarbons and hydrocarbons. Preferred is a perfluoro-polyether oil. Release agent in the reservoir 10 may be at atmospheric pressure.
  • a pump 30 is disposed in the supply line 20.
  • the pump 30 may be designed as a volumetric pump.
  • an injection device 40 is provided in the connection region of the supply line 20 to the interior 12 of the evaporator chamber 11.
  • the injector 40 is designed as a pressure relief valve.
  • the supply of release agent to the evaporator chamber 11 is preferably carried out at a pressure which is higher than the atmospheric pressure, in order to prevent outgassing of the separating agent in the supply line 20.
  • the pressure relief valve 40 is arranged geodetically above the evaporator plate 15 and below the nozzle 60.
  • liquid release agent for the purpose of evaporation is injected into the interior of the evaporator chamber via the injection device 40.
  • the injection takes place on the evaporator plate 15 or at least in the direction of the evaporator plate 15th
  • a relatively low vacuum of, for example, 15 mbar is maintained, while in the vacuum chamber typically a higher vacuum, for example of 10 ⁇ 3 mbar prevails.
  • At least parts of the walls of the interior 12 of the evaporator chamber 11 are maintained at a temperature well above the boiling point of the release agent in the existing vacuum.
  • all parts of the evaporator are hotter than the boiling temperature, otherwise the release agent condenses in the evaporator again.
  • the evaporator plate 15 is maintained at a relative to the boiling temperature of the release agent in vacuum elevated temperature.
  • a labyrinth plate 50 for shielding the interior-side opening of the nozzle 60 is geodetically provided above the region of the inner space 12 in which the evaporation of the liquid release agent takes place.
  • a quantity of separating agent is conveyed from the reservoir 10 through the volumetric pump 30 to the evaporator chamber 11 and injected through the valve 40 into the interior 12.
  • a typical volume of the interior 12 is in the range between 0.5 and 5I.
  • a typical volume flow of injected release agent is 0.2ml / min to 5ml / min.
  • the injected amount of release agent evaporates very quickly and largely completely.
  • a flash evaporation takes place in which the injected amount of release agent evaporates immediately and completely.
  • the release agent is supplied in gaseous form to the nozzle 60 for application of masking to areas of the substrate 80.

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Abstract

Bei dem Verfahren zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei das Trennmittel in dem Innenraum einer mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehenen Verdampferkammer verdampft wird, ist vorgesehen, dass das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer eingespritzt wird. Eine entsprechende Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei die Vakuumkammer zumindest eine Metallverdampfereinrichtung aufweist, mit einer Verdampferkammer, welche mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehen ist, wobei das Trennmittel dem Innenraum der Verdampferkammer über eine Zufuhrleitung zuführbar ist, beinhaltet, dass die Zufuhrleitung mit einer Einspritzeinrichtung verbunden ist, mittels der das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer einspritzbar ist oder eingespritzt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein Substrat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei das Trennmittel in den Innenraum einer mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehenen Vakuumkammer verdampft wird oder verdampfbar ist.
Bei dem bewegten oder bewegbaren Substrat handelt es sich üblicherweise um ein bandförmiges Substrat, das in der Vakuumkammer einer Beschichtungsanlage mit einer Metallbeschichtung versehen wird. Bei der Durchführung der Beschichtung wird das Substrat an einer Metallbeschichtungseinrichtung vorbeigeführt und dabei über Walzen von einer Abwickelrolle auf eine Aufwickelrolle ab bzw. aufgewickelt.
Bei dem Trennmittel kann es sich Allgemeinen um Esther, Glykole, Fluorkohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffe handeln. Bevorzugt ist ein Perfluor-Polyether-Öl. Das Substrat wird an als Freistreifen bezeichneten Bereichen mit einer Maskierung durch Aufbringung des Trennmittels versehen, so dass diese Bereiche nicht mit Metall beschichtet werden.
Dem Inneren der Verdampferkammer für das Trennmittel kann über eine Zufuhrleitung selbiges Trennmittel zugeführt werden. Die Verdampferkammer ist mit einer auf das Substrat gerichteten Düse oder Düsenleiste versehen, über die die Verdampferkammer mit der Vakuumkammer verbunden ist.
Zur Erzeugung der Freistreifen wird das Trennmittel im Innenraum der Verdampferkammer unter einem geringen Vakuum verdampft und meistens unmittelbar vor einer Beschichtung des Substrats aus der Dampfphase mittels der Düse auf das in der Vakuumkammer befindliche Substrat aufgebracht.
Eine wichtige Anforderung bei der Aufbringung des Trennmittels auf das Substrat ist es, die Menge an Trennmittel so zu regulieren, dass nur genau die Menge an Öl verdampft wird, die eine optimale Maskierung erzeugt und das nur dann Trennmittel verdampft wird, wenn es auch zur Aufbringung benötigt wird. Bekannt, beispielsweise aus der EP 1 035 553 A1 , ist es zur Ölverdampfung einen oder mehrere beheizbare Blöcke, die auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Öls aufgeheizt werden, einzusetzen. Die große Masse eines Metallblocks bedeutet, dass auch bei wechselnden Substratgeschwindigkeiten, die Nachführung der Ölmenge durch eine Änderung der Temperatur des zu verdampfenden Trennmittels nicht oder nicht schnell genug möglich ist.
Um während der Start- und Endphase der Substratbeschichtung zu verhindern, dass unnötig Trennmittel in die Vakuumkammer eintritt und diese verschmutzt, ist es bekannt, Ventile einzusetzen, mit denen die Zufuhr von Trennmitteldampf zur Düsenleiste gesperrt werden kann. Da jedoch im Allgemeinen eine Druckausgleichsöffnung zur Verfügung gestellt werden muss, kann Trennmitteldampf an anderer Stelle in die Vakuumkammer eintreten und diese verschmutzen.
Bei den heutigen Trennmittelverdampfern wird in einem Bad ein großes Volumen an Trennmittel erhitzt, von denen nur ein Bruchteil während eines Beschichtungslaufs der Anlage verdampft wird, während der nicht verdampfte Rest weiterverwendet wird, bis schwerflüchtige Anteile und Abbauprodukte eine weitere Verwendung unmöglich und eine Reinigung des Verdampfers erforderlich machen. Nachteilig daran ist, dass während der Gebrauchszeit des Trennmittels sich dessen Eigenschaften langsam und unkontrolliert durch die Anreicherung der Schwerflüchtigen Anteile sowie der Abbauprodukte ändern. Es entsteht ferner ein Sumpf von Trennmittel der entsorgt werden muss, damit Kosten verursacht und ggfs. die Umwelt schädigen könnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat zu schaffen, mit dem der Stand der Technik verbessert wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbaren Substrat, wobei das Trennmittel in den Innenraum einer mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehenen Verdampferkammer verdampft wird, ist vorgesehen, dass das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer eingespritzt wird. Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Trennmittel nicht mittels eines Metallblocks und/oder aus einem Bad oder dergleichen heraus verdampft, sondern vielmehr während oder unmittelbar nach einer Einspritzung einer vorgegebenen Menge in den Innenraum der Verdampferkammer verdampft. Das Problem der Wärmeträgheit eine Metallblocks wird grundsätzlich eliminiert. Durch den Wegfall des Trennmittelbades wird ferner das Problem einer Veränderung der Trennmitteleigenschaften durch Destillation über einen längeren Zeitraum gelöst. Ferner ergibt sich eine Kostenersparnis, da kein Trennmittel durch Verwerfen des Sumpfes verschwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Menge des Trennmittels eingespritzt, die bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Substrats einer vorgegebenen Schichtdicke des Trennmittels auf dem Substrat entspricht, so dass eine unnötige Verdampfung von Trennmittel vermieden wird und ferner eine Verdampfung von Trennmittel in die Vakuumkammer minimiert oder zumindest reduziert wird. Das Einspritzen ermöglicht auch ein verzögerungsfreies oder verzögerungsverringertes Starten und/oder Beenden der Aufbringung des Trennmittels bzw. der Maskierung des Substrats, da nur eine geringe Menge von Trennmittel in den Innenraum der Verdampferkammer eingebracht wird, die relativ schnell verdampft wird. Ein verzögerungsfreies oder mit reduzierter Verzögerung erfolgtes Starten und/oder Beenden der Maskierung verhindert eine Verschleppung von Trennmittel über Transportelemente, wie beispielsweise Walzen wodurch eine anschließende Qualitätsminderung des Films verhindert wird. Die erfindungsgemäße Einspritzung von Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum ermöglicht ferner eine bessere oder sogar verzögerungsfreie Regelbarkeit der aufgebrachten Trennmittelmenge bei veränderten Geschwindigkeiten des bewegten oder bewegbaren Substrats und ermöglicht damit eine konstante Produktqualität.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Trennmittel über eine Zuleitung aus einem Reservoir zugeführt. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Reservoir sich unter Atmosphärendruck befindet, da damit die Befüllung des Reservoirs in besonders einfacher Weise ohne eine besondere Befüllungseinrichtung erfolgen kann.
Günstigerweise erfolgt die Zufuhr von Trennmittel zur Verdampferkammer unter einem gegenüber dem Druck der Vakuumkammer erhöhten Druck, damit der Transport des verdampften Trennmittels aus dem Innenraum der Verdampferkammer über die Düse bzw. die mehreren Düsen auf das Substrat vermöge der Druckdifferenz beschleunigt wird.
Eine kontrollierte Zufuhr der Trennmittelmenge erfolgt vorzugsweise durch eine Pumpe, besonders bevorzugt durch eine volumetrische Pumpe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Flashverdampfung des Trennmittels wobei das Trennmittel unmittelbar und vollständig nach der Einspritzung in den Innenraum der Verdampferkammer verdampft. Es befindet sich, insbesondere während des Verdampfens, keine oder nur eine sehr geringe Menge an flüssigem Trennmittel innerhalb der Verdampferkammer.
Um einer schnelle und vollständige Verdampfung der eingespritzten Menge an Trennmittel zu gewährleisten, werden zumindest ein Teil der Wände der Verdampferkammer auf eine Temperatur deutlich oberhalb der Siedetemperatur des Trennmittels in Vakuum gehalten. Bevorzugt ist eine konstante Temperatur der besagten Kammerwände, da damit die Verdampfung des Trennmittels einfacher kontrolliert werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn weitere Komponenten, die in Kontakt mit dem flüssigen oder gasförmigen Trennmittel kommen, auf eine Temperatur höher als die Siedetemperatur des Trennmittels, beispielsweise 100° C erhitzt werden. Vorzugsweise wird auch die Düse auf eine derartige Temperatur erhitzt.
Eine schnelle und vollständige Verdampfung der dem Innenraum zugeführten Menge an Trennmittel bei der Einspritzung wird dadurch erleichtert, dass das Trennmittel auf eine beheizte Verdampferfläche im Innenraum der Verdampferkammer gespritzt wird. Besonders bevorzugt ist es, wenn diese Verdampferfläche unabhängig von den Kammerwänden beheizt wird, da die Wärmeträgheit der Verdampferfläche geringer ist als die der Kammerwände und damit eine schnellere Änderung der Temperatur erreicht werden kann. Die Menge an verdampftem Öl wird durch die eingespritzte Menge Öl reguliert. Es ist vorteilhaft, die Verdampferplatte unabhängig zu beheizen, weil das Heizen des kompletten Ofens auf erhöhte Temperaturen, wie beispielsweise 200 0C zu Verformungs- und Sicherheitsproblemen führen kann.
Erfolgt die Einspritzung mittels eines Überdruckventils, wie in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, kann in der Zufuhrleitung ein, beispielsweise geringer Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck gehalten werden, der eine Ausgasung des Trennmittels in der Zufuhrleitung verhindert. Vorzugsweise ist das Überdruckventil beheizbar bzw. wird beheizt. Ferner muss das Überdruckventil min. 1 bar Gegendruck haben, damit kein Öl an der Pumpe vorbei in die Kammer gedrückt wird, sobald die Kammer evakuiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine innenraumseitige Öffnung der Düsen mittels einer Labyrinthplatte gegenüber dem Bereich, in den das Trennmittel gespritzt wird abgeschirmt, damit den Düsen ein homogenerer Dampf zugeführt wird und Spritzer die Folie nicht erreichen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei die Vakuumkammer zumindest eine Metallverdampfereinrichtung aufweist, mit einer Verdampferkammer, welche mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehen ist, und wobei das Trennmittel dem Innenraum der Verdampferkammer über eine Zuführleitung zuführbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Zufuhrleitung mit einer Einspritzeinrichtung verbunden ist mittels der das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer einspritzbar ist oder eingespritzt wird.
Weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung zu entnehmen.
Es zeigt:
Figur 1 In stark schematisierter Weise eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Aufbringung eine Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat.
Die in Figur 1 dargestellte Verdampferkammer 11 weist einem Innenraum 12 mit entsprechenden, aber nicht mit Bezugszeichen versehenen Wänden auf und ist mit einer Düse 60 versehen, welche auf ein bewegtes bandförmiges Substrat 80 gerichtet ist. Die Düse 60 weist eine innenraumseitige Öffnung auf durch die das verdampfte bzw. dampfförmige Trennmittel auf Bereiche des Substrats 80 gefördert wird. Das Substrat 80 wird über eine in einer Vakuumkammer einer nicht genauer zeichnerisch dargestellten, mit einem Metallverdampfer ausgestatteten Beschichtungsanlage angeordnete Walze 70 geführt, wobei die Rotationsrichtung der Walze 70 mit einem Pfeil bezeichnet ist. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich erfolgt eine Beschichtung mit Aluminium.
Im Innenraum 12 der Verdampferkammer 11 ist eine Verdampferplatte 15 angeordnet, die durch eine beispielsweise mittels einer Spannungsquelle 90 beheizbaren Heizeinrichtung 100 beheizbar ist. Ferner sind die Wände des Innenraums 12 beheizbar. Vorzugsweise ist die Düse 60 geodätisch höher angeordnet als die Verdampferplatte 15.
Die Verdampferkammer 1 1 ist über eine Zufuhrleitung 20 mit einem Reservoir 10 für Trennmittel verbunden, bei dem es sich um Esther, Glykole, Fluorkohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffe handeln kann. Bevorzugt ist ein Perfluor-Polyether-Öl. In dem Reservoir 10 befindliches Trennmittel kann sich unter Atmosphärendruck befinden. Zur Förderung des Trennmittels in die Verdampferkammer 11 ist in der Zufuhrleitung 20 eine Pumpe 30 angeordnet. Für eine genaue Dosierung von der Verdampferkammer 1 1 zuzuführenden Trennmittel kann die Pumpe 30 als volumetrische Pumpe ausgeführt sein. Im Anschlussbereich der Zufuhrleitung 20 an den Innenraum 12 der Verdampferkammer 11 ist eine Einspritzeinrichtung 40 vorgesehen. Vorzugsweise ist die Einspritzeinrichtung 40 als Überdruckventil ausgebildet. Die Zufuhr von Trennmittel zur Verdampferkammer 11 erfolgt vorzugsweise unter einem gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck, um damit ein Ausgasen des Trennmittels in der Zufuhrleitung 20 zu verhindern. Das Überdruckventil 40 ist geodätisch oberhalb der Verdampferplatte 15 und unterhalb der Düse 60 angeordnet.
Bei Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird über die Einspritzeinrichtung 40 flüssiges Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer eingespritzt. Vorzugsweise erfolgt die Einspritzung auf die Verdampferplatte 15 oder zumindest in Richtung der Verdampferplatte 15.
In der Verdampferkammer 11 wird ein relativ geringes Vakuum von beispielsweise 15 mbar aufrecht erhalten, während in der Vakuumkammer typischerweise ein höheres Vakuum, beispielsweise von 10~3 mbar herrscht. Zumindest Teile der Wände des Innenraums 12 der Verdampferkammer 11 werden auf eine Temperatur deutlich oberhalb der Siedetemperatur des Trennmittels im dort bestehenden Vakuum gehalten. Vorzugsweise sind alle Teile des Verdampfers heißer als die Siedetemperatur, sonst kondensiert das Trennmittel im Verdampfer wieder aus. Ebenso wird die Verdampferplatte 15 auf einer gegenüber der Siedetemperatur des Trennmittels im Vakuum erhöhten Temperatur gehalten.
Zur Erhöhung der Homogenität des durch die Düse 60 geförderten Trennmittels ist geodätisch oberhalb des Bereichs des Innenraums 12, in dem die Verdampfung des flüssigen Trennmittels erfolgt eine Labyrinthplatte 50 zur Abschirmung der innenraumseitigen Öffnung der Düse 60 vorgesehen.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Menge Trennmittel vom Reservoir 10 durch die volumetrische Pumpe 30 zur Verdampferkammer 1 1 gefördert und durch das Ventil 40 in den Innenraum 12 eingespritzt. Ein typisches Volumen des Innenraums 12 ist im Bereich zwischen 0.5- und 5I. Ein typischer Volumenstrom an eingespritztem Trennmittel beträgt 0.2ml/min bis 5ml/min.
Die eingespritzte Menge Trennmittel verdampft sehr schnell und weitgehend vollständig. Vorzugsweise erfolgt eine Flashverdampfung, bei der die eingespritzte Menge Trennmittel sofort und vollständig verdampft. Anschließend wird das Trennmittel gasförmig der Düse 60 zur Aufbringung einer Maskierung auf Bereiche des Substrats 80 zugeführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei das Trennmittel in dem Innenraum einer mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehenen Verdampferkammer verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer eingespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge des Trennmittels eingespritzt wird, die bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Substrats einer vorgegebenen Schichtdicke des Trennmittels auf dem Substrat entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Trennmittel über eine Zufuhrleitung aus einem, vorzugsweise unter Atmosphärendruck befindlichen Reservoir zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr zur Verdampferkammer unter einem gegenüber dem Atmosphärendruck erhöhten Druck erfolgt
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flashverdampfung des Trennmittels erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung des Trennmittels bei Beginn einer Bewegung des Substrats begonnen und/oder bei Ende einer Bewegung Substrats beendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eingespritzte Menge des Trennmittels in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Substrats geändert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr mittels einer, vorzugsweise volumetrischen Pumpe erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung mittels eines vorzugsweise beheizbaren Überdruckventils erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Betriebsphase der Verdampferkammer der Innenraum evakuiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Innenraums und/oder der Düse auf eine Temperatur höher als die Siedetemperatur des Trennmittels erhitzt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Betriebsphase der Verdampferkammer zwischen Innenraum und Vakuumkammer eine Druckdifferenz aufrechterhalten bleibt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennmittel auf eine, vorzugsweise unabhängig von den Wänden des Innenraums beheizte Fläche im Innenraum gespritzt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innenraumseitige Öffnung der Düsen mittels einer Labyrinth platte gegenüber dem Bereich, in den das Trennmittel gespritzt wird, abgeschirmt wird.
15. Vorrichtung zur Aufbringung einer Schicht eines Trennmittels auf ein in einer Vakuumkammer bewegtes oder bewegbares Substrat, wobei die Vakuumkammer zumindest eine Metallverdampfereinrichtung aufweist, mit einer Verdampferkammer, welche mit zumindest einer auf das Substrat gerichteten Düse versehen ist, wobei das Trennmittel dem Innenraum der Verdampferkammer über eine Zufuhrleitung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung mit einer Einspritzeinrichtung verbunden ist, mittels der das flüssige Trennmittel zur Verdampfung in den Innenraum der Verdampferkammer einspritzbar ist oder eingespritzt wird.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzeinrichtung ein vorzugsweise beheizbares Überdruckventil umfasst.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung mit einer vorzugsweise volumetrischen Pumpe verbunden ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum der Verdampferkammer eine vorzugsweise unabhängig von den Kammerwänden heizbare Verdampferfläche angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil geodätisch oberhalb der Verdampferfläche angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das die Düse eine geodätisch oberhalb des Überdruckventils angeordnete innenraumseitige Öffnung aufweist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum der Verdampferkammer geodätisch oberhalb des Überdruckventils und geodätisch unterhalb der Innenraumseitigen Öffnung der Düse eine Labyrinthplatte angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung mit einem Reservoir für das Trennmittel verbunden ist.
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