[发明专利]一种低温沉积柔性基材ITO膜镀膜装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及ITO薄膜的镀膜技术，特别涉及一种低温沉积柔性基材ITO膜镀膜装置及方法。

背景技术

透明导电（TCO）薄膜是一种对可见光平均透过率高（T>80%）、电阻率低（ρ<10^-3Ω·cm），兼具透明、导电两大特性的特殊物质，被广泛应用于平板显示、触摸屏、太阳能电池、光电子器件等领域。其中，ITO透明导电薄膜是目前研究和应用较多的高质量TCO薄膜之一，ITO透明导电薄膜具有高可见光透过率、低电阻率、对衬底附着性好，以及高硬度、耐磨性、耐化学腐蚀特性等特点。

与硬质衬底ITO膜相比，柔性基材ITO膜不但具有硬质衬底ITO膜的光电特性，而且具有重量轻、可折叠、不易破碎便于运输、设备投资少等优点。2008年日本Seiren公司通过化学镀膜法在透明PET薄膜上形成的线宽25μm左右的铜网图案的ITO薄膜，能够屏蔽40dB以上的电场（频率为l0M～1GHz），可见光的透过率为80％，可作为透明电磁屏蔽材料使用。近年来美国等发达国家已率先使用柔性基材ITO膜研制并生产出塑料液晶显示器，且已获得多种应用。

目前，柔性ITO薄膜的制备方法主要有磁控溅射法、化学气相沉积法、喷雾热分解法和溶胶—凝胶法，其中，磁控溅射法工艺成熟，已用于柔性基材ITO膜的生产。但传统的磁控溅射法中，为了提高柔性基材ITO膜的成膜质量，一般需要对柔性基材进行加热处理，但存在诸多缺点：（1）柔性基材不耐高温，遇热易变形；（2）高温条件下，基材在溅射过程中会有放气现象，放出的杂质元素进入容易ITO膜，会严重影响薄膜质量，使其导电性和可见光区透射率都不够理想；（3）高温环境对于设备工件的耐热性要求高，增加设备成本。因此，探讨在低温条件下制备高质量柔性基材ITO膜的镀膜装置及方法具有实际的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温沉积柔性基材ITO膜镀膜装置，该装置可实现在常温下沉积出高质量的ITO透明导电膜。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的低温沉积柔性基材ITO膜镀膜方法。

本发明的技术方案为：一种低温沉积柔性基材ITO膜镀膜装置，包括可实现正转和反转的基材卷绕机构、离子源、非平衡中频磁控溅射机构以及容器体，基材卷绕机构、离子源和非平衡中频磁控溅射机构分别设于容器体内，离子源设于基材卷绕机构中放卷组件的外侧，非平衡中频磁控溅射机构设于基材卷绕机构中主辊的外侧；容器体外接高真空抽气机构，基材卷绕机构的输入端外接工件输送机构，基材卷绕机构的主辊一端外接冷热交换机构。

所述基材卷绕机构包括依次连接的放卷组件、主辊和收卷组件，放卷组件和收卷组件对称设于主辊的两侧；按照柔性基材的输送方向，放卷组件包括依次连接的放卷辊、第一导辊、第一检测辊、第二导辊和第三导辊，收卷组件包括依次连接的第四导辊、第五导辊、第二检测辊、第六导辊和收卷辊，其中，第三导辊和第四导辊之间设置主辊，第一检测辊和第二检测辊分别外接伺服电机转速监控机构。

所述容器体为横置的圆筒状结构，主辊设于容器体下部的空间内，放卷辊和收卷辊分别设于容器体上部的空间内，非平衡中频磁控溅射机构设于主辊下方，离子源设于放卷组件外侧的容器体内壁上。在容器体下部的空间内，非平衡中频磁控溅射机构周围形成镀膜区域。

所述非平衡中频磁控溅射机构包括至少一对阴极组，每对阴极组独立配置一个中频交流电源；各阴极组分别包括两个溅射阴极；各溅射阴极分别包括靶材、阴极体和磁铁，靶材固定在阴极体上，阴极体设于主辊的外侧，在阴极体内设置多个并排分布的磁铁，各磁铁的两极端面分别与靶材和阴极体内的导磁块垂直连接；相邻两个磁铁之间的磁极极性相反。

所述阴极组中的两个溅射阴极为孪生排列结构，两个阴极体中的磁铁并排分布，但相邻两个位于不同溅射阴极内的磁铁之间的磁极极性相反。

所述非平衡中频磁控溅射机构包括多对阴极组时，相邻的两对阴极组之间，相邻两个溅射阴极的阴极体内的磁铁之间的磁极磁性相同。

传统的磁控溅射沉积原理是：首先在溅射阴极上加入一个高压电场，实现了真空放电即辉光放电，由于磁场约束电子运动的影响，使得电子不断与充入容器体内的工作气体产生碰撞，然后产生电离，形成稳定的等离子放电。等离子体中的离子在电场的吸引下轰击阴极靶材，实现了靶材的溅射沉积。