CN109865633A - 一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，包括顶模头、底模头、以及夹在其中用于导流的垫片。顶模头、垫片、底模头三者顺序装配形成腔体，流体可以从进墨入口经管道流入扩散腔体，扩散腔体充满后流体经过模头缝隙从出口排出。腔体与管道位于同一模头之上，俯视扩散腔体，其形状为圆弧形槽；观察模头截面，扩散腔体截面呈弧形结构。本发明通过优化腔体结构，改善流体在扩散腔体中的压力分布，改善了出口中间位置出墨速度大于远端的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于大面积印刷的狭缝涂布头的腔体结构。
背景技术
在印刷电子的研究领域，主流的涂布技术以旋转匀胶、真空蒸镀、磁控溅射等技术为主。而商业量产化的涂布技术以丝网印刷、卷对卷涂布、喷墨打印、真空蒸镀为主。狭缝涂布技术属于卷对卷涂布技术中的一种，可以以非接触式印刷方式制备高质量的功能薄膜，具有非常重要的应用意义。
狭缝涂布的原理是通过顶模头、垫片、底模头的顺序装配，形成一个腔体，腔体存在微小缝隙，在流体入口处施加压力，所涂布流体便会从流体出口处流出。将涂布头上的流体出口和被涂布基底保持一定的距离，被涂布流体便会均匀的转移到基底上。在狭缝涂布的过程中，狭缝涂布头的设计是薄膜质量控制非常重要的一个因素。在目前的产业化应用中，部分实施案例因为模头较大、涂布条带较宽，导致了流体在涂布头流出的速率不均匀，进而引起涂布薄膜的厚度不均匀，近而导致产品可靠度、良品率降低等。
目前存在一些技术方案增强涂布薄膜的均匀度，如增加机械装置动态调节狭缝厚度、降低涂布头长度等，但是调节幅度有限，无法彻底解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种涂布薄膜均匀性好的狭缝涂布头的腔体结构。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，包括顶模头、底模头、以及夹在顶模头和底模头中间的用于导流的垫片。扩散腔体、管道和流体入口位于底模头，顶模头、垫片和底模头三者顺序装配形成连续腔体，连续腔体包括流体入口、管道、扩散腔体、模头缝隙、流体出口。
本发明提供了一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，狭缝涂布头的通用结构由3部分组成，两片模头和一片非常薄的垫片，通过顺序装备形成空腔。在流体入口处接入接头并连接导管与注射器相连。注射器、导管、管道、扩散腔体、狭缝形成了一个单一出口的密闭区域。在工作时整个密闭区域填充流体，使用机械装置以一定速度推动注射器尾部，可以加大内部压力、驱动流体从流体出口流出，涂布头相对于基底以相对速度移动，将被涂布流体涂布在目标基底上。此外，常见的涂布头的扩散腔体俯视图如图4所示，其扩散腔体为直线型长条状。这种形状是一种广泛使用的设计方案，具有较低的设计加工难度和广泛的使用场景，虽然这种设计有许多优点，但是由于它的管道出口位于腔体的中间位置，两侧的流体和中间的流体流过的距离不同，所受到的摩擦阻力不同，容易引起两侧的流体流速相比于中间降低。同时当流体充满整个腔体后，流体的流动方向以管道出口为中心放射状流向流体出口流出，在模头的流体出口位置不同位置的流体流出速度会不同，同时这一过程中直线型的腔体结构并不能改善被涂布流体的流动方向和速度差异问题。这一现象在大尺寸涂布头上会更加明显。
为了改善这一问题，本发明将扩散腔体外边线设置为弧形同时内边线也设置为弧形，保持整个扩散腔体不同位置的宽度相同。采用了这一方案后，扩散腔体的形状改变了，靠近管道的位置流体需要经过较长的距离才能流到模头的流体出口，而在远离管道的位置流体只需要经过较短的距离就可以流到模头的流体出口。这使得远离中间位置的流体在流动时受到的阻力降低改善了边缘部分流体速度慢、涂布薄膜厚度低的问题。在设计时考虑到流体在扩散腔体流动时会受到的阻力，将扩散腔体截面设置为弧形，以降低一部分向模头流体出口方向的流动阻力。同时这种设计还会使流体经过的位置都圆润平滑，更有助于使用后续的清洗。这里的弧形设置可以采取多种方案，一般使用圆形可满足大部分要求。根据具体的涂布要求，模头出口也可设置为阶梯锯齿形如图4，通过这样的设置流体会因自身与模头的表面张力吸附在模头周围，也会因为虹吸现象会填充整个狭缝，这样设置的结果就是可以涂布出互相分离的多条平行薄膜，可以用来制造薄膜阵列，再此基础上，涂布头相对于基底还可以相对横向移动，这样可以完成一些基础的图案化印刷。
本发明所述的腔体结构中，所述扩散腔体俯视图的流体出口侧的边线为弧形。
本发明所述的腔体结构中，所述扩散腔体与流体出口的距离由模头的中心向端部递减。
本发明所述的腔体结构中，所述圆弧形的曲率半径r与扩散腔体直线长度a的比值为η，其中，η的取值范围：0.8≤η≤15。
本发明所述的腔体结构中，所述扩散腔体的深度为h，其中h的取值范围：1mm≤h≤15mm。
本发明所述的腔体结构中，所述垫片厚度d的范围为0.01mm≤d≤1mm。
本发明所述的腔体结构中，所述流体出口可设计为阶梯锯齿形。
本发明所述的腔体结构中，所述顶模头、垫片和底模头按顺序采用机械装配的方法形成连续腔体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：所涂布薄膜的均匀性更佳，所涂布薄膜厚度从流体出口的中心到两侧变化更小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的截面结构示意图；
图2为本发明的底模头的俯视结构示意图；
图3为使用本模头时的涂布示意图；
图4为一般常见的底模头的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施案例对本发明作进一步详细说明，并不是限制本发明的保护范围。
本实施例提供了一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，狭缝涂布头的结构通常由3部分组成，两片模头和一片非常薄的垫片，通过顺序装备形成空腔。其结构如图1所示。在流体入口6处接入接头并连接导管与注射器相连。注射器、导管、管道5、扩散腔体4、狭缝7形成了一个单一出口的密闭区域。在工作时整个密闭区域填充流体，使用机械装置以一定速度推动注射器尾部，可以加大内部压力、驱动流体从流体出口8流出，涂布头相对于基底以相对速度V移动，将被涂布流体涂布在目标基底上，其示意图如图3所示。
目前常见的涂布头的扩散腔体41俯视图如图4所示，其扩散腔体为直线型长条状。这种形状是一种广泛使用的设计方案，具有较低的设计加工难度和广泛的使用场景，虽然这种设计有许多优点，但是由于它的管道出口42位于腔体的中间位置，两侧的流体和中间的流体流过的距离不同，所受到的摩擦阻力不同，容易引起两侧的流体流速相比于中间降低。同时当流体充满整个扩散腔体后，流体的流动方向以管道出口为中心放射状流向流体出口流出，在模头的流体出口位置不同位置的流体流出速度会不同，同时这一过程中直线型的腔体结构并不能改善被涂布流体的流动方向和速度差异问题。这一现象在大尺寸涂布头上会更加明显。
为了改善这一问题，我们将扩散腔体外边线21设置为圆弧形同时内边线也设置为弧形，保持整个扩散腔体4不同位置的宽度相同。采用了这一方案后，扩散腔体的形状改变了，靠近管道5的位置流体需要经过较长的距离才能流到模头的流体出口8，而在远离管道5的位置流体只需要经过较短的距离就可以流到模头的流体出口8。这使得远离中间位置的流体在流动时受到的阻力降低改善了边缘部分流体速度慢、涂布薄膜厚度低的问题。根据具体模头的尺寸、扩散腔体长度的不同，我们优化过后的扩散腔体外边线圆弧形21的曲率半径r与扩散腔体直线长度a的比值η为12。
在设计时考虑到流体在扩散腔体4流动时会受到的阻力，将扩散腔体截面设置为弧形，以降低一部分向模头流体出口方向的流动阻力。同时这种设计还会使流体经过的位置都圆润平滑，更有助于使用过后的清洗。这里的弧形设置可以采取多种方案，一般使用圆形可满足大部分要求。根据具体的涂布要求，模头出口也可设置为阶梯锯齿形如图4，通过这样的设置流体会因自身与模头的表面张力吸附在模头周围、同时因为虹吸现象会填充整个狭缝，这样设置的结果就是可以涂布出互相分离的多条平行薄膜，可以用来制造薄膜阵列，在此基础上，涂布头相对于基底还可以相对横向移动，这样可以完成一些基础的图案化印刷。
Claims (8)
1.一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，包括顶模头(1)、底模头(2)、以及夹在顶模头(1)和底模头(2)中间的用于导流的垫片(3)；扩散腔体(4)、管道(5)和流体入口(6)位于底模头，顶模头(1)、垫片(3)和底模头(2)三者顺序装配形成一个连续腔体，整个连续腔体包括流体入口(6)、管道(5)、扩散腔体(4)、模头缝隙(7)、流体出口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：所述扩散腔体(4)俯视图的流体出口侧的边线(21)为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：扩散腔体(4)与流体出口(8)的距离由模头的中心向端部递减。
4.根据权利要求2所述的扩散腔体，其特征在于：所述圆弧形的曲率半径r与扩散腔体直线长度a的比值为η，其中，η的取值范围：0.8≤η≤15。
5.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：所述扩散腔体的深度为h，其中h的取值范围：1mm≤h≤15mm。
6.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：所述垫片厚度d的范围为0.01mm≤d≤1mm。
7.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：流体出口可设计为阶梯锯齿形。
8.根据权利要求1所述的一种适用于流体涂布的狭缝涂布头的腔体结构，其特征在于：顶模头(1)、垫片(3)和底模头(2)按顺序采用机械装配的方法形成连续腔体。
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