Устройство для непрерывного нанесения покрытий из пленкообразующих материалов на подложки

 

Использование: изобретение относится к устройствам для нанесения покрытий из растворов на любые плоские подложки и может быть использовано при нанесении полимерных покрытий и фоторезисторов на стеклянные подложки для получения сплошных тонких полимерных покрытий регулируемой толщины на поверхностях больших размеров. Сущность изобретения: элемент для переноса вещества выполнен в виде ленты из пористого, обладающего капиллярными свойствами фитиля, один конец которого опущен в резервуар с раствором, а другой, перекинутый через валик с регулируемой высотой подъема, размещен с возможностью скольжения по движущейся подложке. При этом ширина фитиля соответствует ширине наносимого покрытия. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для нанесения тонких, равномерных и регулируемых по толщине покрытий, наносимых из растворов на любые плоские подложки, в частности для нанесения полимерных покрытий и фоторезистов на стеклянные подложки для жидкокристаллических индикаторов и экранов.

В производстве жидкокристаллических индикаторов для нанесения тонких полимерных покрытий используются методы центрифугирования, окунания, распыления пульверизатором, полива через щелевое сопло, валковый и устройства на их основе.

Метод центрифугирования не может быть использован для нанесения равномерных покрытий на пластины больших размеров из-за большой разницы линейных скоростей различных участков пластины.

При окунании покрытие наносится на все поверхности пластины, что в большинстве случаев нецелесообразно: низкая производительность труда, большой расход материала, высокая неравномерность покрытия. Распыление пульверизатором не позволяет получить высокую равномерность в тонких слоях, требует большого расхода материалов. Полив через щелевое сопло (фильеру) не позволяет получать равномерные тонкие пленки толщиной менее 3 мкм, кроме того, само устройство для полива сложно в изготовлении и дорого.

Устройство для нанесения жидкого вещества на поверхность изделия - аналог, не позволяет получать сплошные равномерные по толщине покрытия на поверхностях больших размеров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для окраски изделий, в котором для нанесения красителя используется емкость, укрепленная на качающемся рычаге. Внутри емкости установлена перегородка, разделяющая емкость на две полости и имеющая отверстие для переливания красителя. Краситель из емкости через микропористый элемент и капиллярную трубку подается на рисующий орган, контактирующий с движущейся поверхностью обрабатываемого изделия.

Недостатками известного устройства, принятого за прототип, является невозможность получения сплошных равномерных по толщине покрытий на поверхностях больших размеров из-за ограниченных размеров капилляра и, соответственно, рисующего органа. Попытка нанесения сплошных слоев путем последовательного нанесения отдельных полос приводит к неравномерности толщины покрытий на границах полос.

Целью изобретения является получение сплошных тонких полимерных покрытий регулируемой толщины на поверхностях больших размеров.

Указанная цель обеспечивается тем, что в устройстве для непрерывного нанесения покрытий из пленкообразующих материалов на подложки, включающем резервуар для рабочего раствора и элемент для переноса вещества из резервуара на подложки, элемент для переноса вещества выполнен в виде ленты из пористого материала, обладающего капиллярными свойствами, т.е. фитиля, один конец которого опущен в резервуар с раствором, а другой, перекинутый через валик с регулируемой высотой подъема, размещен с возможностью скольжения по движущейся подложке, при этом ширина фитиля соответствует ширине наносимого покрытия.

Фитиль может быть выполнен как из однородного материала, так и из комбинации различных материалов, например батиста, шифона, бязи, войлока, а конец фитиля, помещенный на подложку, может быть дополнительно покрыт синтетическим пористым материалом, например капроном. Захват и перенос рабочего раствора осуществляется капиллярными силами по фитилю, перекинутому через валик, расстояние от верхней образующей которого (от точки перегиба фитиля) до уровня раствора в резервуаре регулируется в пределе от 0 до 60 мм. С другого конца фитиля, закрепленного фиксатором, раствор наносится на подложку, движущуюся равномерно с регулируемой скоростью по транспортной системе.

При этом четко регулируется величина потока раствора и при постоянной скорости транспортной системы можно получать стабильные по толщине покрытия, кроме того, проходя через фитиль, раствор дополнительно фильтруется от посторонних частиц.

На чертеже представлена схема устройства непрерывного нанесения покрытия из растворов.

Устройство представляет собой удлиненный резервуар 1, наполненный рабочим раствором 2. Температура раствора определяется температурой теплой воды, циркулирующей по трубке 3, проходящей через объем резервуара. Один конец фитиля 4 погружен в раствор. Фитиль из резервуара поднимается вверх, перегибается в точке перегиба валика 5 и, пройдя через фиксатор 6, другим концом опущен на тампон 7 из смачиваемого материала, выступающего из приемного резервуара 8. При таком положении элементов схемы устанавливается поток раствора вещества, переливающегося в приемную ванну. Величина установившегося потока регулируется изменением высоты подъема валика 5 относительно уровня раствора в резервуаре.

Устройство включает транспортную систему 9 для перемещения подложки 10. Резервуар 1 с раствором и большая часть фитиля 4 закрыты кожухом 11, препятствующим проникновению паров растворителя во внешнюю среду.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При перемещении по транспортной системе 9 подложки 10, конец фитиля отрывается от тампона 7 приемного резервуара 8, скользит по подложке 10, оставляя слой рабочего раствора на поверхности подложки 10, и после прохождения подложки 10 вновь опускается на тампон 7 приемного резервуара 8.

Равномерность нанесенного слоя определяется равномерностью скорости перемещения подложки 10 и параллельностью поверхности подложки 10 в верхней образующей регулятора потока уровню раствора в резервуаре. При нанесении покрытий на ленточные и рулонные материалы резервуар 8 и тампон 7 могут не использоваться. Посторонние взвешенные частицы, попавшие в раствор в процессе его приготовления, а также во время эксплуатации установки остаются в емкости и не поднимаются по фитилю и таким образом раствор дополнительно фильтруется.

Количество раствора, поступающего на подложку в единицу времени, определяется толщиной фитиля и высоты подъема точки перегиба фитиля относительно уровня рабочего раствора (высоты подъема валика 5).

При нанесении полиимидных пленок из растворов полиамидокислоты в диметилформамиде, которые используются в качестве ориентирующих покрытий для жидких кристаллов, с вязкостью 4-4,5 сСт при скорости движения транспортной системы 0,6 м/мин и высоте точки перегиба 30 мм получены пленки толщиной 70-90 мм. Пленки такой же толщины получены при скорости транспортной системы 1,3 м/мин и высоте точки перегиба 20 мм.

При нанесении фоторезиста с вязкостью раствора 2,6 сСт получены толщины пленок от 500 до 1000 мм при изменении скорости транспортной системы с 03, до 0,6 м/мин и высоте точки перегиба 30 мм.

С помощью данного устройства получены пленки SiO₂ из раствора тетраэтоксисилана в этиловом спирте. Устройство может широко использоваться для нанесения тонких пленок из растворов как полимерных, так и не полимерных веществ, обладающих пленкообразующими свойствами и не разлагающимися при фильтровании. Нанесение может проводиться как на стеклянные пластины больших размеров (шириной до 1 и более метров), так и на ленточные и рулонные материалы.

Использование устройства непрерывного нанесения покрытий из растворов пленкообразующих материалов позволяет, по сравнению с используемым в электронной промышленности базовым устройством - центрифугой, повысить производительность и снизить расход раствора вещества. При скорости движения конвейера 1 м/мин и заданных размерах кассеты (300х300 мм) и ширины фитиля (300 мм) производительность труда по сравнению с центрифугой увеличилась в 22 раза. Расход раствора по сравнению с центрифугрой уменьшился более чем в 10 раз. Устройство позволяет наносить равномерные тонкие покрытия регулируемой толщины на поверхности большой ширины. Предлагаемое устройство может быть использовано для нанесения полиимидных пленок, фоторезистов, пленок SiO₂, а также других полимерных и неполимерных веществ, растворы которых не разлагаются при фильтровании. Нанесение может проводиться как на стеклянные пластины больших размеров (шириной до 1 и более метров), так и на ленточные и рулонные материалы.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА ПОДЛОЖКИ, включающее резервуар для рабочего раствора и элемент для переноса вещества из резервуара на подложки, отличающееся тем, что, с целью получения сплошных равномерных тонких покрытий регулируемой толщины на поверхностях больших размеров, элемент для переноса вещества выполнен в виде ленты из пористого материала, обладающего капиллярными свойствами, - фитиля, один конец которого опущен в резервуар с раствором, а другой, перекинутый через валик с регулируемой высотой подъема, размещен с возможностью скольжения по движущейся подложке, при этом ширина фитиля соответствует ширине наносимого покрытия.

РИСУНКИ

Рисунок 1