一种刮刀涂布气氛调节装置 |
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| 申请号 | CN202410388733.0 | 申请日 | 2024-04-01 | 公开(公告)号 | CN118045740A | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 大连理工大学; | 发明人 | 闫英; 何涛; 周平; 李禹泽; 刘秋雨; 李承航; 方子铿; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种刮刀涂布气氛调节装置，包括底部 支撑 结构、吸气结构、注气结构和顶部盖板结构；所述底部支撑结构为上开口的矩形 箱体 结构，矩形箱体内部安装 刮涂 机。由于本发明控制了注气口内侧边缘和基片之间的距离与注气气孔宽度的关系，避免了由于距离过近而导致 工作台 上的基片边缘 流体 流速过快，边缘膜厚均匀性不可控的问题，另外，也避免了距离过远而导致注入 溶剂 蒸气的效果较差，实现了对刮刀涂布制备 薄膜 膜厚均匀性的精准控制。本发明通过控制刮刀涂布腔室内的溶剂蒸气的浓度，以完成对基片各区域在同一时间干燥，实现对刮刀涂布制备薄膜的膜厚均匀性进行精确控制。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种刮刀涂布气氛调节装置，其特征在于：包括底部支撑结构(3)、吸气结构(1)、注气结构(2)和顶部盖板结构(4)； |
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| 说明书全文 | 一种刮刀涂布气氛调节装置技术领域背景技术[0002] 在许多涂布工艺中，刮刀涂布是一种常见的涂布方法。该方法通常涉及使用一把刮刀，将溶液均匀地涂布在基材上。刮刀涂布技术广泛应用于光学元件表面镀膜领域，以实现微纳米厚度、均匀分布的涂层。 [0003] 在刮刀完成对溶液的涂布后，溶液的干燥过程对于最终的膜厚均匀性的影响较大，而对溶液干燥过程影响较大的是溶液中溶剂的挥发速率，溶剂挥发速率较快的区域会有较大的表面张力，从而使得溶液中的溶质向该区域移动，导致最终制备的薄膜均匀性较差。为此，需要在干燥过程中向制备区域内通入溶剂蒸气以控制溶剂的挥发速率，使溶剂保持稳定的挥发速率进行挥发。 [0004] 现有的刮刀涂布装置集中在对于刮刀涂布过程中刮刀装置的研究上，如CN117563898A的中国专利公开了一种高精度涂布厚度控制的逗号刮刀转移涂布头，通过对刮刀角度的控制实现对于膜厚及均匀性的控制。目前暂无对于控制气氛提高刮刀涂布薄膜均匀性的相关发明，现有的刮刀涂布装置难以实现对于膜厚均匀性的精确控制。 发明内容[0005] 本发明的目的在于设计一种在刮刀涂布过程中对腔室气氛进行控制的装置，通过控制刮涂腔室内溶剂蒸气的浓度来实现对刮刀涂布制备的薄膜进行膜厚和均匀性的精确控制。 [0006] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种刮刀涂布气氛调节装置，包括底部支撑结构、吸气结构、注气结构和顶部盖板结构； [0008] 所述顶部盖板结构位于底部支撑结构的顶部，与底部支撑结构构成密封腔室； [0009] 所述吸气结构位于刮涂机的左侧，固定安装在底部支撑结构的内侧壁上，吸气结构的吸气孔与工作台之间存在间隙； [0011] 进一步地，所述底部支撑结构与顶部盖板结构之间的一侧通过铰接方式连接，另一侧通过卡扣卡紧方式固定；所述底部支撑结构与顶部盖板结构之间通过密封条密封。 [0012] 进一步地，所述的吸气结构包括吸气孔带和吸气通道；所述的吸气孔带与工作台后侧边缘之间存在间隙；所述的注气结构包括注气孔带和注气通道；所述的注气孔带与放置在工作台上的基片之间存在间隙。 [0013] 进一步地，所述的吸气结构为C形前后对称结构，吸气孔带固定在底部支撑结构的前内壁和后内壁上，吸气通道固定在底部支撑结构的左内壁上； [0014] 进一步地，所述的吸气孔带设置多个吸气孔，吸气孔沿上下左右方向均匀分布，吸气孔直径D1不大于吸气孔带宽度W1的0.2倍；所述的注气孔带设置多个注气孔，注气孔沿前后左右方向均匀分布，注气孔直径D2不大于吸气孔带宽度W2的0.2倍。 [0015] 进一步地，所述的吸气孔带和注气孔带内通过流体的流速在0‑5m3/s范围内。 [0016] 进一步地，所述的吸气孔带与工作台之间的间隙H1不大于工作台宽度的0.1倍，注气孔带的宽度W2不大于注气孔带与工作台之间的间隙H2的5倍。 [0017] 进一步地，所述的吸气孔带与工作台之间的距离H1不大于工作台宽度的0.5倍，注气孔带的宽度W2不大于密封腔室高度的0.8倍。 [0018] 进一步地，整个装置为前后对称结构。 [0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0020] 1、由于本发明控制了注气口内侧边缘和基片之间的距离与注气气孔宽度的关系，避免了由于距离过近而导致工作台上的基片边缘流体流速过快，边缘膜厚均匀性不可控的问题，另外，也避免了距离过远而导致注入溶剂蒸气的效果较差，实现了对刮刀涂布制备薄膜膜厚均匀性的精准控制。 [0022] 图1是本发明的结构示意图(轴测图)。 [0023] 图2是图1的左右方向纵剖图(正视图)。 [0024] 图3是图1的水平方向横剖图(俯视图)。 [0025] 图中：1、吸气结构，2、注气结构，3、底部支撑结构，4、顶部盖板结构，5、刮涂机，6、基片，11、吸气孔带，12、吸气通道，21、注气孔带，22、注气通道，23、注气孔上表面，51、刮涂结构，52、工作台。 具体实施方式[0026] 下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1‑3所示，一种刮刀涂布气氛调节装置，包括底部支撑结构3、吸气结构1、注气结构2和顶部盖板结构4； [0027] 所述底部支撑结构3为上开口的矩形箱体结构，矩形箱体内部安装刮涂机5，所述刮涂机5包括刮涂结构51和工作台52；刮涂机5的工作台52的上表面与注气孔上表面23保持在同一水平面上；所述工作台52上放置基片6； [0028] 所述顶部盖板结构4位于底部支撑结构3的顶部，与底部支撑结构3构成密封腔室； [0029] 所述吸气结构1位于刮涂机5的左侧，固定安装在底部支撑结构3的内侧壁上，吸气结构1的吸气孔与工作台52之间存在间隙； [0030] 所述注气结构2位于工作台52的前侧和后侧，固定安装在底部支撑结构3的底板上。 [0031] 进一步地，所述底部支撑结构3与顶部盖板结构4之间的一侧通过铰接方式连接，另一侧通过卡扣卡紧方式固定；所述底部支撑结构3与顶部盖板结构4之间通过密封条密封。 [0032] 进一步地，所述的吸气结构1包括吸气孔带11和吸气通道12；所述的吸气孔带11与工作台52后侧边缘之间存在间隙；所述的注气结构2包括注气孔带21和注气通道22；所述的注气孔带21与放置在工作台52上的基片6之间存在间隙。 [0033] 进一步地，所述的吸气结构1为C形前后对称结构，吸气孔带11固定在底部支撑结构3的前内壁和后内壁上，吸气通道12固定在底部支撑结构3的左内壁上； [0034] 进一步地，所述的吸气孔带11设置多个吸气孔，吸气孔沿上下左右方向均匀分布，吸气孔直径D1不大于吸气孔带11宽度W1的0.2倍；所述的注气孔带21设置多个注气孔，注气孔沿前后左右方向均匀分布，注气孔直径D2不大于吸气孔带11宽度W2的0.2倍。 [0035] 进一步地，所述的吸气孔带11和注气孔带21内通过流体的流速均在0‑5m3/s范围内。 [0036] 进一步地，所述的吸气孔带11与工作台52之间的间隙H1不大于工作台52宽度的0.1倍，注气孔带21的宽度W2不大于注气孔带21与工作台52之间的间隙H2的5倍。 [0037] 进一步地，所述的吸气孔带11与工作台52之间的距离H1不大于工作台52宽度的0.5倍，注气孔带21的宽度W2不大于密封腔室高度的0.8倍。 [0038] 进一步地，整个装置为前后对称结构。 [0039] 本发明的工作原理如下： [0040] 本发明通过控制刮涂机5密封腔室内的溶剂蒸气浓度来控制溶剂的蒸发速度，腔室内的溶剂蒸气浓度较高时，溶液中的溶剂蒸发较慢，即液体干燥较慢，反之较快；在不控制密封腔室溶剂蒸气浓度的情况下，基片6各区域干燥时间不同，先干燥的位置与后干燥的位置存在浓度梯度，导致制备的薄膜膜厚不均匀，本发明通过控制腔室内溶剂蒸气的浓度，使得基片6各区域保持干燥时间基本相同，进而控制薄膜的均匀度。 [0041] 本发明工作时，首先将需要涂布的溶液布置在工作台52的基片6上，然后盖上顶部盖板结构4，使顶部盖板结构4和底部支撑结构3通过密封条紧密贴合，扣上卡扣装置，启动吸气机构的开关，将密封腔室内的空气排出，使密封腔室内保持负压状态，启动注气结构2的开关，向密封腔室内注入溶剂蒸气，启动刮涂机5，完成对基片6的刮涂过程；启动吸气结构1，将溶剂蒸气排出，最后，打开卡扣装置，打开顶部盖板结构4，取出基片6。 [0042] 在刮涂之前通过吸气结构1将密封腔室内的空气排出，再通过注气结构2将溶剂蒸气注入腔室，以保持腔室内的溶剂蒸气浓度，以控制溶剂的挥发速度，以获得膜厚均匀性较好的薄膜。 [0043] 吸气结构1与工作台52之间存在间隙，可以避免流体流速较大导致流场复杂对膜厚造成影响。 [0044] 注气结构2的注气孔带21和基片6之间的距离与腔室高度的比例关系对基片6的膜厚均匀性有较大影响。距离过近会导致基片6边缘的流场内流体流速较快，流场较为复杂，边缘膜厚不可控；距离过远会导致注入溶剂蒸气无法对膜厚产生明显效果，效果较差。 [0045] 本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。 |
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