CN116391061B - 用于在卷材涂覆工艺中使用的滚筒装置、卷材涂覆设备和用于在卷材涂覆工艺中控制卷材的温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材(12)的滚筒装置(10)、一种包含包括所述滚筒装置(10)的真空腔室(16)的卷材涂覆设备(14)、和一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材(12)的温度的方法。所述滚筒装置(10)包含：‑可旋转滚筒(100)，所述可旋转滚筒具有面向卷材表面(102)，所述面向卷材表面包含第一面向卷材表面部分(104)；‑气体分配系统(400)，所述气体分配系统用于将包括气体组成物的气流(115)提供到在所述卷材(12)与所述第一面向卷材表面部分(104)之间的表示为第一空隙(110)的空隙中，所述气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气；和‑温度调整系统(300)，所述温度调整系统经适配以用于控制所述第一面向卷材表面部分(104)的温度，使得所述气体组成物以所述气体和/或所述液体改变聚集状态的方式冷却，由此在所述第一空隙(110)中形成非气态垫(116)。

Description

用于在卷材涂覆工艺中使用的滚筒装置、卷材涂覆设备和用 于在卷材涂覆工艺中控制卷材的温度的方法

技术领域

本公开内容的实施方式涉及一种用于导引卷材的滚筒装置、一种卷材涂覆设备和一种用于控制卷材的温度的方法。本公开内容的实施方式特别地涉及一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的滚筒装置、一种包含包括滚筒装置的真空腔室的卷材涂覆设备、和一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材的温度的方法。

背景技术

在用于涂覆卷材的设备和方法中，借助卷材涂覆设备导引要涂覆的卷材。例如，可导引卷材经过一个或多个沉积源以在卷材上沉积一层或多层沉积材料。然而，在高涂覆温度的工艺条件下，卷材的一些区域可能过度加热。由于在真空环境中，通过对流或辐射进行的卷材冷却受到很大削弱，因此在高沉积速率下，卷材可能被加热到不允许的温度值，并且因此损坏或甚至可能熔化。

为了克服这种情况，已知的是冷却支撑卷材的滚筒，其中应该使用高传热系数(HTC)。然而，这代表对常规涂覆操作的相当大的限制。

相应地，改善用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材而同时允许改善的工作条件(诸如清洁效率)的滚筒装置的冷却机构将是有益的，而卷材受到的关于使用的材料的限制更少。

术语和定义

本公开内容使用的术语的含义在这里进行了简要解释。

如本文所指的滚筒可以是关于旋转轴线旋转对称的装置。滚筒可以是圆柱形或凹圆柱形。滚筒也可以是圆锥体或截顶圆锥体。典型地，滚筒可以是绕旋转轴线可旋转的。在一些实施方式中，滚筒可包括静止内部部分和旋转外部部分，旋转外部部分绕内部静止部分旋转。替代地，内部部分可与外部部分一起旋转。

术语轴线和轴向是指可旋转元件(尤其是滚筒)的旋转轴线。轴向方向是指平行于旋转轴线的方向。元件的轴向延伸是指元件沿旋转轴线的延伸。术语径向是指垂直于旋转轴线的方向。

如本文所述的实施方式内所使用的卷材典型地可被视为柔性基板，柔性基板的特征在于柔性基板是可弯曲的。术语“卷材”可与术语“条带”或术语“柔性基板”同义使用。例如，如本文的实施方式中所述，卷材可以是箔、塑料膜或另一种柔性基板。

术语“内部区域”和“外部区域”是指彼此互补的空间。术语“外部区域”是指与指定为“内部区域”的空间相比相对于滚筒表面或卷材更远离滚筒的旋转轴线的空间。

术语“沉积装置”在本文中可同义用作“气相沉积单元”或“蒸镀器单元”并且可被理解为用于将源材料转变为源材料的气态形式(即蒸气)的工艺中的装置。源材料可先通过熔化工艺变成流体形式并且然后变成气态形式，或者可直接变成气态形式。

如本文所用的术语“大体上”典型地暗指与用“大体上”表示的特性存在一定偏差，例如最多1％、最多3％或最多10％。

发明内容

根据本公开内容的一个方面，提供一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的滚筒装置。所述滚筒装置包括：可旋转滚筒，所述可旋转滚筒具有面向卷材表面，所述面向卷材表面包含第一面向卷材表面部分；和气体分配系统，所述气体分配系统用于将包括气体组成物的气流提供到在卷材与第一面向卷材表面部分之间的表示为第一空隙的空隙中，所述气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气。所述滚筒装置还包括温度调整系统，所述温度调整系统经适配以用于控制第一面向卷材表面部分的温度，使得气体组成物以气体和/或液体改变聚集状态的方式冷却，由此在第一空隙中形成非气态垫。

根据本公开内容的另一方面，提供一种卷材涂覆设备，所述卷材涂覆设备包括真空腔室和沉积装置。真空腔室包括滚筒装置。沉积装置经适配以用于进行化学气相沉积、物理气相沉积(诸如蒸镀或溅射)、或等离子增强化学气相沉积。

根据本公开内容的另一方面，提供一种在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材的温度的方法。所述方法包括a)在具有面向卷材表面的可旋转滚筒上方移动卷材，所述面向卷材表面包含第一面向卷材表面部分，b)将包括气体组成物的气流提供到在卷材与第一面向卷材表面部分之间的表示为第一空隙的空隙中，所述气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气，和c)控制第一空隙中的气体组成物的温度，使得气体组成物以气体和/或液体改变聚集状态的方式冷却，由此在第一空隙中形成非气态垫。

根据本公开内容的另一方面，提供一种用于在真空条件下涂覆卷材的方法。所述方法包括：控制如本文所描述的卷材的温度；和通过化学气相沉积、物理气相沉积(诸如蒸镀或溅射)、或等离子增强化学气相沉积来将涂覆材料沉积在卷材上。

根据本公开内容的另一方面，提供一种控制器，所述控制器包括：处理器；和存储器，所述存储器存储指令，所述指令当由所述处理器执行指令时，致使卷材涂覆设备执行如本文所描述的方法。

滚筒装置、涂覆设备和用于控制温度的方法提供用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的改善构思，并且允许在涂覆工艺期间高效地冷却卷材。改善的冷却效率既不损害滚筒的清洁效率，也不损害包括具有大厚度和/或低温度稳定性的卷材在内的多种卷材材料的使用。

本公开内容的另外的方面、优点和特征从从属权利要求书、说明书和附图中而清楚。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上文陈述的特征，可通过参考典型实施方式来得到上文简要地概述的本公开内容的更特别的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并且在下文中进行描述：

图1a、图1b示出根据本文描述的实施方式的用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的滚筒装置的示意图；

图1c示出根据本文描述的实施方式的卷材涂覆设备的示意图；

图2示出根据本文描述的实施方式的用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的滚筒装置的示意图；

图3a示出根据本文描述的实施方式的在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材的温度的方法的示意图；并且

图3b示出根据本文描述的实施方式的在真空条件下的涂覆工艺中涂覆卷材的方法的示意图。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开内容的各种实施方式，图中图示这些实施方式的一个或多个示例。在以下对图的描述内，相同的参考数字是指相同的部件。一般来讲，仅描述相对于个别实施方式的差异。每个示例以解释的方式提供并且不意在作为本公开内容的限制。被图示或描述为一个实施方式的部分的特征可在其他实施方式上或结合其他实施方式使用，以产生又一实施方式。说明书旨在包括这样的修改和变化。

图1a、图1b示出用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材的滚筒装置的示例性实施方式的示意图。图1c示出卷材涂覆设备的示例性实施方式的示意图。说明性参考图1a、图1b、图1c解释的细节不应当被理解为限于图1a、图1b、图1c的要素。而是，这些细节还可与参考其他图说明性解释的另外的实施方式结合。

图1a着重于与沉积工艺无关的滚筒装置10的几何结构，而图1b和图1c示出在操作期间(即在沉积工艺期间)的滚筒装置10。

图1a、图1b和图1c中所示的滚筒装置10可包括可旋转滚筒100，可旋转滚筒100具有面向卷材表面102，面向卷材表面102包含第一面向卷材表面部分104。如本文所提及的滚筒100可以是关于旋转轴线114旋转对称的装置。滚筒100可以是圆柱形或凹圆柱形。滚筒100也可以是圆锥体或截头圆锥体。典型地，滚筒100是绕旋转轴线114可旋转的。在一些实施方式中，滚筒100可包括静止内部部分112和旋转外部部分，所述旋转外部部分绕内部静止部分112旋转。替代地，内部部分可与外部部分一起旋转。

面向卷材表面或区域102可被视为滚筒表面的面向且/或导引卷材12的部分或区域。从沿滚筒100的旋转轴线114的观察者的角度看，面向卷材表面102可被观察到具有包围面向卷材表面102的角开口106(参见图1a)。这意味着，面向卷材表面102可沿所述角开口106延伸。

如本文所描述的滚筒装置10还可包括气体分配系统400，气体分配系统400用于将包括气体组成物的气流115提供到在卷材12与第一面向卷材表面部分104之间的空隙中。所述空隙表示为第一空隙110。气体组成物包括气体和/或液体的蒸气。

第一面向卷材表面部分或区域104可被视为滚筒的面向卷材表面102的部分或区域，其中第一面向卷材表面部分104和卷材12的面向区域限定或形成接收气流115的接收容积或第一空隙110。从沿滚筒100的旋转轴线114的观察者的角度看，第一面向卷材表面部分104被观察为具有包围第一面向卷材表面部分104的角开口108(参见图1a)。

第一面向卷材表面部分104的角延伸优选地小于面向卷材表面102的角延伸。

面向卷材表面102和第一面向卷材表面部分104的轴向延伸大体上相同。在轴向上，面向卷材表面102可沿某个跨度延伸，该跨度i)包围(encompass)卷材12的宽度且/或ii)是比滚筒100的轴向延伸更短或至多相同的长度。

在滚筒100的旋转方向113上，第一面向卷材表面部分104之后是滚筒表面的称为第二面向卷材表面部分105的区域。从沿滚筒100的旋转轴线114的观察者的角度来看，可看到第二面向卷材表面具有包围第二面向卷材表面的角开口109(参见图1a)。这意味着，第二面向卷材表面可沿所述角开口109延伸。卷材12与第二面向卷材表面部分105之间的空隙表示为第二空隙111。有利地，非气态垫116在第二空隙111内转变成气体垫118，气体垫118被设计成当从滚筒100外部施加热时冷却卷材12。

如本文描述的滚筒装置10还可包括温度调整系统300，温度调整系统300经适配以用于控制第一面向卷材表面部分104的温度，使得气体组成物以气体和/或液体在第一空隙110内改变聚集状态的方式冷却，由此在第一空隙110中形成非气态垫或介质116。特别地，温度调整系统可被配置为冷却滚筒的至少部分，特别是第一面向卷材表面部分。

第一空隙110内的非气态垫116可以是固体或流体垫。非气态垫116最多可延伸到第一面向卷材表面部分104的角边缘和/或轴向边缘。

液体或固体垫116允许冷却介质被运输到与沉积区域120(即工艺区域)相邻的空隙，而不在运输期间逸出。与之相反，通过使用气体垫，气体仅被短暂地截留。然而，转化为液态或固态的气体无法逸出，并且可被高效地运输到工艺区域，在所述工艺区域中，由于高温，转化为液态或固态的气体可以变回气态，并且可在工艺区域中提供高传热系数。

图1c中所示的卷材涂覆设备14可包括真空腔室16和沉积装置18，真空腔室16包括滚筒装置10。沉积装置18可经适配以用于执行化学气相沉积、物理气相沉积(诸如蒸镀或溅射)、或等离子增强化学气相沉积。

沉积装置18可使源材料汽化，并且产生的蒸气20可被转送到卷材12。在通过屏蔽件510或者说由屏蔽件510形成的窗口之后，蒸气20可沉积在卷材12上。尤其是在沉积蒸气20的材料沉积在卷材12上所在的区域中，大量的热被施加到卷材12。因此，必须确保有效地冷却沉积区域120中的卷材12。这通过在卷材12的沉积区域120下方的第二空隙111内的气体垫118实现，因此气体垫118用作冷却垫。

沉积装置18可在与第二空隙111相邻的卷材12的沉积区域120中将要沉积的材料转移到卷材12上。作为与沉积工艺相关的加热的结果，第一空隙110内的非气态垫116转变成第二空隙111内的气体垫118。

其中在卷材与滚筒之间的空隙中形成气体垫的滚筒装置经常遇到气体不留在空隙中而是从空隙消散出去的问题。留在空隙中的气体的量不足，并且不再能够对卷材产生足够的冷却效果。因此，在卷材的涂覆期间，当施加热时，卷材可能被损坏。此外，滚筒也可能被污染，如果滚筒具有可能被堵塞的开口或孔隙，则情况尤其糟糕。

所描述的障碍通过本滚筒装置10的构思克服，其中非气态垫116构建在第一空隙110内。在第一空隙110内部的非气态垫116的材料或者根本不从第一空隙110逸出或者至少以小得多的程度逸出。这造成足够量的气体留在第二空隙111中，从而允许第二空隙111内的气体垫118提供对卷材12的沉积区域120(材料在沉积工艺中沉积到卷材12的沉积区域120上)的改善的冷却。

改善的冷却使得能够使用广泛范围的卷材材料，包括具有低热稳定性的材料和/或对温度敏感的卷材材料。有利地，由于改善的冷却，HTC、卷材或沉积层的厚度都不会在所涂覆卷材的参数选择中起到限制作用。以此方式，厚层也可沉积在卷材12上，例如1μm，已知所述厚层是用于用铝或铜进行封装的经典的层的20倍厚。

通过本构思，由于冷却不充分而对卷材12造成损坏的可能性大大降低，这也使得滚筒100的清洁能够容易且高效。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，温度调整系统300可经适配以用于通过冷冻而在第一空隙110中将液体的聚集状态改变为固态。附加地或替代地，温度调整系统300可经适配以用于(尤其是通过沉积)在第一空隙110中将气体的聚集状态改变为固态。附加地或替代地，温度调整系统300可经适配以用于在第一空隙110中将气体的聚集状态改变为液态。当将液体或气体的聚集状态改变为固态时，可在第一空隙110中产生固体垫116。当将气体的聚集状态改变为液态时，可在第一空隙110中产生液体垫116。固体垫表现出比液体垫更少的耗散，而液体垫表现出比气态垫更少的耗散。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，在第一空隙110中不形成连续层或垫。替代地，冻结的蒸气可填充卷材12的孔隙和/或滚筒100的表面。因此，气体组成物可被捕获为冻结的蒸气并且不能像在已知装置中那样逸出。一旦冻结的蒸气已经熔化，在沿旋转方向113跟随第二空隙111的区域中，气体组成物可逸出并可随后被抽出。

在本文件中，术语“垫”包括气体组成物，所述气体组成物：i)形成为在滚筒表面104与卷材12之间的冻结的蒸气或气体的层，且/或ii)作为冻结的蒸气或气体被沉积或捕获在卷材12和/或滚筒表面104的孔隙中。

留在第一空隙110内的固体垫116中的材料的量足够大，以允许在第二空隙111内的气体垫118中有足够量的材料，从而能够有效地冷却在经受与沉积工艺相关的加热的区域中的卷材12。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，温度调整系统300可经适配以用于控制进入第一空隙110的气流115的温度。在加热气流115的意义上的控制可造成可在高压下注入气体，而在气体进入第一空隙110之前不发生任何状态转变。在冷却所注入气流115的意义上的控制可造成更低的冷却要求以在第一空隙110内实现固体气体垫116。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，温度调整系统300可包括温度感测单元302，温度感测单元302经适配以测量气体组成物和/或第一面向卷材表面部分104的温度。感测单元可以是例如位于滚筒100的内部区域中的IR传感器。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，温度调整系统可包括温度调整单元304，温度调整单元304经适配以调整气体组成物和/或第一面向卷材表面部分104的温度。温度调整单元304可基于液体冷却，滚筒100设置有绕滚筒周边的通路阵列。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，温度调整系统300可包括能连接到或连接到温度感测单元302和/或温度调整单元304的控制器301。控制器301可经适配以将气体组成物的温度控制在预定温度范围内。与直接温度致动相比，本控制系统可更高效地工作并且节省能源。

控制器还可被配置为控制如本文所述的用于涂覆卷材的方法。控制器301可包括中央处理单元(CPU)、存储器和例如支持电路。为了促成对温度调整系统的控制，CPU可以是可在工业环境中使用来控制各种腔室和子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一种。存储器耦接到CPU。存储器或计算机可读介质可以是一种或多种易获得的存储器装置，诸如随机存取存储器、只读存储器、USB棒、硬盘或在本地或远程的任何其他形式的数字存储设备。支持电路可耦接到CPU来以常规方式支持处理器。这些电路包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路系统和相关子系统和类似物。软件例程还可由位于由CPU控制的硬件远程的第二CPU(未示出)存储和/或执行。软件例程当由CPU执行时将通用计算机变换为控制温度调整的专用计算机(控制器)。尽管本公开内容的方法和/或工艺被讨论为作为软件例程实施，但是在其中公开的方法动作中的一些可在硬件中以及由软件控制器执行。照此，本发明可在如在计算机系统上执行的软件、和作为专用集成电路或其他类型的硬件实施的硬件、或软件和硬件的组合中实施。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，液体可包含包括以下项的组中的至少一者：

-水；

-液化气；

-甘油；

-烷烃；

-诸如丙酮之类的酮、诸如异丙醇之类的醇；

-诸如乙二醇、二甘醇、丙二醇、甘油之类的多元醇，；

-甘油的较低的低聚物，诸如双甘油或三甘油。

尤其是水和/或甘油在给定温度和压力下在撞击涂覆滚筒时从气相快速转变为固相，因此非常适合。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，气体可包含包括以下项的组中的至少一者：

-烷烃，诸如甲烷、乙烯、丁烷、丙烷；

-氧气；

-二氧化碳；

-氮气或空气；

尤其是具有高动量传递的气体(当质量相等时)非常适合。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，滚筒装置10可包括在卷材12的外部区域中靠近卷材12定位的屏蔽件510。至少一个屏蔽件可位于第二面向卷材表面部分105的每一侧上，以限定窗口，所述窗口负责使涂覆材料通过而到达与第二面向卷材表面部分105相对的卷材区段。屏蔽件510允许期望的且精确限定量的沉积材料通过窗口沉积到卷材12上，这有利于确保沉积在卷材12上的层的期望的且/或恒定的厚度。此外，屏蔽件510防止在与第二面向卷材表面部分105相对的区段外部的卷材12被加热，这确保第二空隙111中的气体垫118含有随时间推移恒定的气体量，从而防止冷却效果的波动。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，气体分配系统400可包括至少一个喷嘴404至408，以用于将气流115的经定向(directed)和/或计量的供应提供到第一空隙110中。如本文所指的“喷嘴”可被理解为用于导引气体的装置，尤其是用于控制气体的方向或特性(诸如从喷嘴排出气体的流率、速度、形状和/或压力)。喷嘴可具有用于接收气体的入口、用于导引气体通过喷嘴的通路或通道、和用于释放气体的出口。根据本文描述的实施方式，喷嘴的通道可包括用于实现流过喷嘴的气体的方向或特性的限定几何形状。根据一些实施方式，喷嘴可以是分配组件的部分，例如分配管道或者一个或多个点源。附加地或替代地，如本文所述的喷嘴可以能连接到或连接到提供气体的分配组件并且可从分配组件接收气体。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，至少一个喷嘴(在下文中表示为t喷嘴404)可经适配以用于相对于滚筒100(即相对于滚筒表面)切向(tangentially)或大体上切向地将气流115提供到第一空隙110中。

根据一个实施方式，t喷嘴404可具有线性槽形出口，经适配以将气流115注入到进给区或间隙中，所述进给区或间隙通向第一空隙110并且在卷材12的宽度的至少一部分上(优选地在卷材12的整个宽度上)延伸。在第一空隙110的入口处，当卷材12被卷到滚筒100上时形成进给区。如本文所述的喷嘴(尤其是t喷嘴404)可以是被配置为提供进入进给机构(infeed)边缘的均质气体射流的气刀(air blade)。气刀可近似在整个第一面向卷材部分上延伸。

根据另一个实施方式，t喷嘴404可具有并排线性布置的多个圆形出口，以提供进入进给区中的均匀或大体上均匀的气体射流。

t喷嘴404可相对于滚筒100的旋转方向113定位在第一空隙110的起始处。

线性槽形出口或圆形出口的线性布置可平行于进给区排列并且位于距进给区的短距离处。上述两个t喷嘴实施方式可单独地实施或彼此组合地实施。

图2示出用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材12的滚筒装置10的示意图。说明性参考图2解释的细节不应当被理解为限于图2的要素。而是，这些细节还可与参考其他图说明性解释的另外的实施方式结合。

根据本文描述的实施方式，气体分配系统400可包含至少一个喷嘴(在下文中表示为r喷嘴406、408)，所述至少一个喷嘴的出口设置在滚筒表面中并且经适配以用于相对于滚筒100或滚筒表面径向地(radially)或大体上径向地将气流115提供到第一空隙110中。图2的实施方式着重于滚筒装置10内的r喷嘴的设计和功能，以替代图1b和图1c中所示的t喷嘴。然而，已经参考图1a至图1c解释的特征(即使为了清楚起见未在图2中示出所有细节)也可与参考图2解释的特征组合。

r喷嘴406、408可经适配以在相应r喷嘴406、408所处的位置处在大体上垂直于滚筒表面的方向上从气体分配系统400释放气体。在图2中所示的示例中，r喷嘴406、408分配在滚筒100的表面上方。特别地，r喷嘴406、408以规则方式分配在滚筒100的表面上方。

“以规则方式设置”的特征可暗示第一r喷嘴和该第一r喷嘴的至少一个近邻r喷嘴的距离大体上等于第二r喷嘴相对于该第二r喷嘴的至少一个近邻的距离。在一些实施方式中，“以规则方式布置”的特征可指其中特定图案可指派给多个r喷嘴中的一部分且相同图案可指派给多个r喷嘴中的另一部分的表面。在一些实施方式中，r喷嘴可以不规则方式设置在滚筒100的圆周上。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，任何喷嘴出口可选自由以下组成的组：开口、孔、狭缝、鼓风管、喷射阀、管道开口、孔口、喷射器(jet)、由多孔材料提供的出口和类似物。根据一些实施方式，本文所指的喷嘴出口可具有任何合适的形状，诸如大体上圆形、圆形、椭圆形、三角形、矩形、方形、多边形、不规则形状，诸如不规则圆形、不规则的成角度形状、气体出口彼此不同的形状或类似物。根据一些实施方式，r喷嘴出口不突出滚筒表面。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，可提供气体源402。气体源402可以是分配系统400的部分，如图2中所示，或者是根据图1c的卷材涂覆设备14的部分，其中未示出气体源。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，r喷嘴可包含第一子组的r喷嘴406和第二子组的r喷嘴408，第一子组的r喷嘴406由出口位于第一面向卷材表面部分104中的至少一个r喷嘴组成，第二子组的r喷嘴408由出口在第一面向卷材表面部分104之外的至少一个r喷嘴组成。

根据可与本文描述的任何其他实施方式结合的实施方式，气体分配系统400可被配置用于将气流115提供到第一子组的r喷嘴406并且防止气体流到第二子组的r喷嘴408。

气体分配系统400可允许选择性地向第一子组的r喷嘴406提供气流115。(临时地)位于第一面向卷材表面部分104中的r喷嘴406属于第一子组的r喷嘴406。

在操作期间，任何单个r喷嘴对于第一子组或第二子组的成员身份可以改变。换句话说，打开的r喷嘴可以稍后关闭，并且反之亦然。在一些实施方式中，对于第一子组和/或第二子组的气体出口的成员身份根据滚筒表面的旋转位置而在操作期间改变。第一面向卷材表面部分104可保持在空间中的固定位置处，并且由于滚筒表面的旋转而进入第一面向卷材表面部分104的气体r喷嘴打开(或连接到气体源402)，即，成员身份改变到第一子组。由于滚筒表面的旋转而离开第一面向卷材表面部分104的r喷嘴关闭(或与气体源402断开)，即，成员身份改变到第二子组。

根据本文描述的一些实施方式的滚筒100的气体分配系统400可经适配以通过气体分配系统400的大小、位置、形状和构造、动力学性质来选择性地提供和阻止在限定的r喷嘴中的气流。例如，在图2的示例中，气体分配系统400可包括气体源402，气体源402布置在滚筒100的固定部分112中或呈现固定部分112。气体源402可具有包围滚筒100的静止部分112的圆周的某个区段的大小。滚筒表面可绕滚筒100的旋转轴线114旋转，并且特别地绕滚筒100的固定部分112(包括例如气体源402)旋转。

根据本文描述的一些实施方式，r喷嘴的当相应r喷嘴位于第一面向卷材表面部分104中时从气体源402通向第一子组的r喷嘴406的气体通道可以是传导的。当相应r喷嘴在第一面向卷材表面部分104外部时从气体源402通向第二子组的r喷嘴的气体通道可以是不传导的。具有气体源402和气体通道的气体分配系统400可被描述为部分旋转的(例如气体通道)和部分静止的(例如气体源402)。随着气体通道绕气体源402旋转，气体分配系统400允许选择性地将气体通道连接到气体源402和断开气体通道与气体源402的连接。

根据一些实施方式，气体分配系统400(并且特别是气体源402)向r喷嘴406提供气流115(如图2中的两个箭头示例性地所示)。在一些实施方式中，由气体分配系统400提供给r喷嘴406的气流115是仍允许卷材12与滚筒表面接触(至少点状接触)的气流115。例如，气流115典型地可在约10sccm与约400sccm之间、更典型地在约20sccm与约300sccm之间、并且甚至更典型地在约30sccm与约150sccm之间。

根据本文描述的实施方式的气体分配系统400可经适配以提供典型地在约10sccm/m²与约200sccm/m²之间、更典型地在约20sccm/m²与约150sccm/m²之间、并且甚至更典型地在约30sccm/m²与约120sccm/m²之间的每滚筒表面面积的气体流率。在一个示例中，气体分配系统400可经适配以提供每滚筒表面面积的气体流率，所述气体流率典型地可以是约100sccm/m²。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，气体分配系统400可经适配以通过一个或多个参数提供限定的气体流率，所述参数例如r喷嘴的数量或大小、气体分配系统400的流体流导、气体源402的大小或容量、用于气体的泵送系统的大小和功率、气体通道的大小和设计和/或类似物。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，r喷嘴的数量典型地可在20和100之间，更典型地在30和100之间，甚至更典型地在40和100之间，特别是对于具有气体通道的滚筒装置10(如图2中示例性所示)来说如此。根据一些实施方式，滚筒表面可被分成气体区段。在一些实施方式中，每个气体区段具有若干r喷嘴。在一些实施方式中，第一面向卷材表面部分104中的r喷嘴的数量可在5和20之间。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，r喷嘴可具有典型地介于约0.01mm与约1mm之间的横截面大小。横截面大小可被测量为r喷嘴在滚筒表面处的最小横截面。在一些实施方式中，r喷嘴的流体流导典型地可在约0.001升/秒与约0.1升/秒之间、更典型地在约0.005升/秒与约0.08升/秒之间、并且甚至更典型地在约0.009升/秒与约0.05升/秒之间。在一个实施方式中，r喷嘴的流体流导可以是约0.01升/秒。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，滚筒装置10可包括用于使滚筒100和/或更小偏转滚筒508旋转的驱动单元512。滚筒100可与偏转滚筒508协作导引卷材12，其中偏转滚筒确保足够的卷材12张力和改善的导引行为。

图3a示出用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材12的温度的方法的示意图。说明性参考图3a解释的细节不应当被理解为限于图3a的要素。而是，这些细节还可与参考其他图说明性解释的另外的实施方式结合。

用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材12的温度的方法700可包括：

-在可旋转滚筒100上移动702卷材12，可旋转滚筒100具有面向卷材表面102，面向卷材表面102包含第一面向卷材表面部分104；

-将包括气体组成物的气流115提供704到在卷材12与第一面向卷材表面部分104之间的表示为第一空隙110的空隙中，气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气；和

-控制706第一空隙110中的气体组成物的温度，使得气体组成物以气体和/或液体改变聚集状态的方式冷却，由此在第一空隙110中形成非气态垫116。

图3b示出用于在真空条件下的涂覆工艺中涂覆卷材12的方法的示意图。说明性参考图3b解释的细节不应当被理解为限于图3b的要素。而是，这些细节还可与参考其他图说明性解释的另外的实施方式结合。

用于在真空条件下的涂覆工艺中涂覆卷材12的方法720可包括：

-根据前述两项权利要求中任一项的方法控制722卷材12的温度；和

-通过化学气相沉积、物理气相沉积(诸如蒸镀或溅射)、或者等离子增强化学气相沉积在卷材12上沉积724涂覆材料。

本书面描述使用示例来公开本公开内容，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实践所描述的主题，包括制作和使用任何设备或系统、和执行任何所结合的方法。本文描述的实施方式提供一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材而同时允许改善的工作条件(诸如清洁效率)的滚筒装置的改善的冷却机构，而卷材受到的关于使用的材料的限制更少。尽管前述内容中已经公开了各种具体的实施方式，但是上文描述的实施方式的互不排斥特征可彼此组合。可专利的范围由权利要求书限定，并且预期其他示例在权利要求书的范围内，只要这些示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素即可，或者只要这些示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效结构要素即可。

Claims (27)

1.一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中导引卷材(12)的滚筒装置(10)，包含：

-可旋转滚筒(100)，所述可旋转滚筒具有面向卷材表面(102)，所述面向卷材表面包含第一面向卷材表面部分(104)；

-气体分配系统(400)，所述气体分配系统用于将包括气体组成物的气流(115)提供到在所述卷材(12)与所述第一面向卷材表面部分(104)之间的表示为第一空隙(110)的空隙中，所述气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气；和

-温度调整系统(300)，所述温度调整系统经适配以用于控制所述第一面向卷材表面部分(104)的温度，使得所述气体组成物以所述气体和/或所述液体改变聚集状态的方式冷却，由此在所述第一空隙(110)中形成非气态垫(116)。

2.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述温度调整系统(300)经适配以在所述第一空隙(110)中进行以下的一者或多者：

i)通过冷冻将所述液体的所述聚集状态改变为固态；

ii)将所述气体的所述聚集状态改变为固态；和

iii)将所述气体的所述聚集状态改变为液态。

3.根据权利要求2所述的滚筒装置(10)，其中所述非气态垫形成为固体垫(116)。

4.根据权利要求2所述的滚筒装置(10)，其中所述非气态垫形成为流体垫。

5.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中所述温度调整系统(300)包含以下的一者或多者：

温度感测单元(302)，所述温度感测单元经适配以测量所述气体组成物和/或所述第一面向卷材表面部分(104)的所述温度；

温度调整单元(304)，所述温度调整单元经适配以调整所述气体组成物和/或所述第一面向卷材表面部分(104)的所述温度；和

控制器(300)，所述控制器能连接到或连接到所述温度感测单元(302)和/或所述温度调整单元(304)，所述控制器(300)经适配以将所述气体组成物的所述温度控制在预定温度范围内。

6.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中所述液体包含包括以下项的组中的至少一者：

-水；

-液化气；

-烷烃；

-酮、醇；

-甘油的较低的低聚物。

7.根据权利要求6所述的滚筒装置(10)，其中所述酮是丙酮。

8.根据权利要求6所述的滚筒装置(10)，其中所述醇是多元醇。

9.根据权利要求6所述的滚筒装置(10)，其中所述甘油的较低的低聚物是双甘油或三甘油。

10.根据权利要求8所述的滚筒装置(10)，其中所述多元醇是异丙醇、乙二醇、二甘醇、丙二醇或甘油。

11.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中所述气体包含包括以下项的组中的至少一者：

-烷烃；

-氧气；

-二氧化碳；

-氮气或空气。

12.根据权利要求11所述的滚筒装置(10)，其中所述烷烃是甲烷、乙烯、丁烷或丙烷。

13.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述滚筒(100)包含在所述滚筒(100)的旋转方向(113)上跟随所述第一面向卷材表面部分(104)的第二面向卷材表面部分(105)、在所述卷材(12)与所述第二面向卷材表面部分(105)之间被表示为第二空隙(111)的空隙，其中在所述第二空隙(111)内的垫是被设计以当从所述滚筒(100)外部施加热时冷却所述卷材(12)的气体垫(118)。

14.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述滚筒装置(10)包含在所述卷材(12)的外部区域中靠近所述卷材(12)定位的屏蔽件(510)，至少一个屏蔽件位于所述第二面向卷材表面部分(105)的每一侧上，以限定窗口，所述窗口负责使包括涂覆材料的蒸气(20)通过而到达与所述第二卷材表面部分(105)相对的卷材区段。

15.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述气体分配系统(400)包含表示为t喷嘴(404)的至少一个喷嘴，所述表示为t喷嘴(404)的至少一个喷嘴经适配以用于相对于所述滚筒表面切向地将气流(115)的经定向和/或计量的供应提供到所述第一空隙(110)中。

16.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述气体分配系统(400)包含表示为t喷嘴(404)的至少一个喷嘴，所述t喷嘴(404)相对于所述滚筒(100)的旋转方向(113)定位在所述第一空隙(110)的起始处。

17.根据权利要求1所述的滚筒装置(10)，其中

所述滚筒装置(10)包含用于使所述滚筒(100)旋转的驱动单元。

18.根据权利要求15或16所述的滚筒装置(10)，其中

所述气体分配系统(400)包含一个或多个切向气体通道，每个切向气体通道与所述t喷嘴(404)中的一者流体连通。

19.一种卷材涂覆设备(14)，所述卷材涂覆设备包含：真空腔室(16)，所述真空腔室包括根据权利要求1所述的滚筒装置(10)；和沉积设备(18)，所述沉积设备经适配以用于执行化学气相沉积、物理气相沉积、或等离子体增强化学气相沉积。

20.根据权利要求19所述的卷材涂覆设备(14)，其中

所述滚筒(100)包含在所述滚筒(100)的旋转方向(113)上跟随所述第一面向卷材表面部分(104)的第二面向卷材表面部分(105)，其中在所述卷材(12)与所述第二面向卷材表面部分(105)之间的空隙被表示为第二空隙(111)，并且其中所述第二空隙(111)内的所述非气态垫被设计成在对卷材(12)施加热的沉积工艺期间转变为气体垫(118)。

21.根据权利要求19或20所述的卷材涂覆设备(14)，其中所述物理气相沉积是蒸镀或溅射。

22.一种用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材(12)的温度的方法，包含：

-在具有面向卷材表面(102)的可旋转滚筒(100)上方移动所述卷材(12)，所述面向卷材表面包含第一面向卷材表面部分(104)；

-将包括气体组成物的气流(115)提供到在所述卷材(12)与所述第一面向卷材表面部分(104)之间的表示为第一空隙(110)的空隙中，所述气体组成物包含气体、和/或液体的蒸气；和

-控制所述第一空隙(110)中的所述气体组成物的温度，使得所述气体组成物以所述气体和/或所述液体改变聚集状态的方式冷却，由此在所述第一空隙(110)中形成非气态垫(116)。

23.根据权利要求22所述的用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材(12)的温度的方法，包含以下项中的至少一者：

i)通过冷冻来将所述液体的所述聚集状态改变为固态和/或ii)通过沉积来将所述气体的所述聚集状态改变为固态；

通过控制所述滚筒(100)或下面的滚筒部分的温度，执行控制所述第一面向卷材表面部分(104)的温度；

通过驱动单元旋转所述滚筒(100)，其中所述面向卷材表面(102)包含在所述第一面向卷材部分(104)之外的卷材导引区域，使得旋转所述卷材导引区域引起移动所述卷材(12)；

将所述非气态垫形成为固体垫(116)；

在对所述卷材(12)施加热的沉积工艺期间将第二空隙(111)内的所述非气态垫转变成气体垫(118)，其中所述滚筒(100)包含第二面向卷材表面部分(105)，其中在所述卷材(12)与所述第二面向卷材表面部分(105)之间的空隙被表示为所述第二空隙(111)，并且其中所述第二空隙(111)在所述滚筒(100)的旋转方向(113)上跟随所述第一空隙(110)；

在对所述卷材(12)施加热的沉积工艺期间借助所述气体垫(118)冷却所述卷材(12)。

24.一种用于在真空条件下的涂覆工艺中涂覆卷材(12)的方法，所述方法包含：

-根据权利要求22所述的方法控制所述卷材(12)的所述温度；和

-通过化学气相沉积、物理气相沉积、或等离子增强化学气相沉积在所述卷材(12)上沉积涂覆材料。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述物理气相沉积是蒸镀或溅射。

26.一种控制器，所述控制器包含：处理器；和存储器，所述存储器存储指令，所述指令当由所述处理器执行时致使卷材涂覆设备执行如权利要求22或23所述的用于在真空条件下的卷材涂覆工艺中控制卷材(12)的温度的方法。

27.一种控制器，所述控制器包含：处理器；和存储器，所述存储器存储指令，所述指令当由所述处理器执行时致使卷材涂覆设备执行如权利要求24所述的用于在真空条件下的涂覆工艺中涂覆卷材(12)的方法。