CN113492080B - 可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机及浸泡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机及浸泡方法，其中该涂布机的机台上设置有涂布平台，并于机台上安装有用以带动涂布头位移的驱动装置及清洗单元，便可藉由驱动装置带动涂布头朝涂布平台上的被涂布件方向移动，并由喷嘴来将涂料自唇口喷出在被涂布件表面上形成一涂布膜，当驱动装置带动涂布头移动至清洗单元的浸泡槽上方且对应于弹性体处，并使喷嘴的唇口向下抵压于弹性体上一起浸泡在溶剂中，且该唇口与弹性体接触的部位为位于溶剂的液面高度之下，不但可隔绝外部空气防止喷嘴内的涂料固化所造成的阻塞，亦可减缓溶剂沿着唇口回流至喷嘴内，以减少喷嘴涂布前通过涂料将多余的溶剂全部挤出所造成大量材料及时间的浪费。

Description

可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机及浸泡方法

技术领域

本发明涉及一种可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机及浸泡方法，特别涉及一种可将涂布头的喷嘴抵压于浸泡槽内的弹性体上，并一起浸泡在溶剂中后，便可减缓溶剂回流至喷嘴内，以减少喷嘴通过涂料将多余溶剂挤出所造成材料及时间的浪费。

背景技术

现今常见的狭缝式涂布(Slot Die Coating或称为Slit Nozzle Coating)属于高精密且相对成本较低的涂布技术，可用以控制膜厚均匀性和涂布的宽度，不仅广泛应用于电子构装(如印刷电路板、芯片构装等)、光学膜、太阳能电池或锂电池的极板等基材的涂布，也可应用于半导体、平面显示器等产业所使用的基材上的光阻涂布，其中又以平面显示器产品应用及电子构装所需的涂布精度最高，也更具有高附加价值，使得相关涂布设备厂商更加积极投入研究与开发，皆因为其具有更高的薄膜均匀度、材料利用率和大面积涂布等优点。

而目前狭缝式涂布机(Slit Coater)主要应用于半导体、平面显示器等制程中的光阻剂涂布、水胶涂布、PCB材料涂布、LED高分子材料涂布、OLED材料涂布、离型材料涂布等，并利用内部形成宽方向较长的狭缝的喷嘴相对于基材水平移动，便可藉由注射式泵浦将供料模块中的涂料从狭缝中喷出后，使基材表面上形成一薄膜，但是狭缝式涂布设备长时间持续进行喷涂作业时，有时会在狭缝中、狭缝开口处的喷嘴模唇及其外侧面等，附着有涂料的固化物或混入涂料中的异物，造成喷嘴产生涂布的缺陷或阻塞，甚至是影响到涂布的质量，因此，便有业者在机台上加装了一喷嘴清洗装置，并在每一片基材进行涂布的前或例行性停机时，可移动喷嘴将模唇浸泡在清洗容器内的溶剂中进行清洗的动作，且可通过供应管路将溶剂循环流动至喷嘴处，使附着在喷嘴模唇或狭缝中的固化物溶解浮出，以提升清洗的效果。

当该喷嘴的模唇浸泡在清洗容器或浸泡槽内的溶剂中时，其虽可利用溶剂对模唇进行清洗的动作，但因溶剂的密度、比重相较于涂料来的小，会在狭缝中产生虹吸作用的毛细现象，导致溶剂沿着狭缝回流进入至喷嘴中，所以溶剂与涂料二种材料会互相交换，即涂料会掉下去、溶剂会吸上去作高、低密度的置换，若是浸泡的时间很长，则喷嘴内会囤积有大量溶剂，如此一来，喷嘴在喷涂作业之前就要重新注入大量涂料，才能将多余的溶剂全部挤出来，并造成大量材料及时间的浪费，即为有待从事于此行业者所亟欲研究改善之的方向所在。

发明内容

故，发明人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验持续试作与修改，始设计出可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机及浸泡方法发明专利诞生。

本发明的主要目的乃在于涂布机的机台上为设置有供被涂布件定位的涂布平台，并于机台上安装有驱动装置、涂布头及清洗单元，当驱动装置带动涂布头移动至清洗单元的浸泡槽上方，并使喷嘴的唇口向下抵压于弹性体上一起浸泡在浸泡槽内的溶剂中，且该唇口与弹性体接触的部位为位于溶剂的液面高度之下，不但可隔绝外部空气，防止喷嘴内的涂料固化所造成的阻塞，亦可减缓溶剂与涂料密度不同所导致溶剂会沿着唇口回流至喷嘴内，藉此减少喷嘴涂布前通过涂料将多余的溶剂全部挤出所造成大量材料及时间的浪费，也可提高喷涂的效率。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：

本发明的一种可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机，该涂布机的机台上为设置有供被涂布件定位的涂布平台，并于该机台上安装有用以带动一涂布头位移来将涂料自喷嘴喷出在该被涂布件表面上形成一涂布膜的驱动装置，以及清洗单元的浸泡槽，且该浸泡槽内储存有供该喷嘴的模唇浸泡进行清洗的溶剂，其中：

该浸泡槽内为设置有一弹性体，用以供该驱动装置带动该涂布头使模唇下方的唇口向下抵压于该弹性体上一起浸泡在该溶剂中，且该唇口与该弹性体接触的部位为位于该溶剂的液面高度之下。

其中，优选的，该清洗单元的弹性体包含至少一个胶条，且该胶条是一橡胶、硅胶、聚四氟乙烯(铁氟龙)、氟橡胶或乳胶。

其中，优选的，该涂料是光阻剂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚3，4－二氧乙基噻吩(PEDOT)、紫外光(UV)胶、聚偏氟二乙烯(PVDF)或钙钛矿(Perovskite)。

其中，优选的，该溶剂是丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)、丁酮(MEK)、二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Acetone)、乙醇(酒精)、水、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或二甲基甲酰胺(DMF)。

进一步的，本发明还提供一种可减缓溶剂回流至涂布头内的浸泡方法，适用于一涂布机，该涂布机的机台上为设置有供被涂布件定位的涂布平台，并于机台上安装有用以带动涂布头一位移的驱动装置，以及清洗单元的浸泡槽，且该浸泡槽内储存有溶剂及设置于该浸泡槽内的弹性体，该浸泡方法包括下列的实施步骤：

(A)该驱动装置带动该涂布头的喷嘴朝该涂布平台上定位的该被涂布件方向移动，并由该喷嘴来将涂料自模唇下方的唇口喷出在该被涂布件表面上形成一涂布膜；

(B)该驱动装置带动该涂布头移动至该浸泡槽上方且对应于该弹性体处，并使该喷嘴的唇口向下抵压于该弹性体上一起浸泡在该浸泡槽内的溶剂中。

其中，优选的，该清洗单元的弹性体包含至少一个胶条，且该胶条是一橡胶、硅胶、聚四氟乙烯(铁氟龙)、氟橡胶或乳胶。

其中，优选的，该涂料是光阻剂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚3，4－二氧乙基噻吩(PEDOT)、紫外光(UV)胶、聚偏氟二乙烯(PVDF)或钙钛矿(Perovskite)。

其中，优选的，该溶剂是丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)、丁酮(MEK)、二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Acetone)、乙醇(酒精)、水、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或二甲基甲酰胺(DMF)。

附图说明

图1是本发明较佳实施例涂布机的立体外观图。

图2是本发明较佳实施例涂布机另一视角的立体外观图。

图3是本发明涂布头的侧视剖面图。

图4是本发明清洗单元的立体外观图。

图5是本发明的步骤流程图。

图6是本发明喷嘴浸入于浸泡槽前的侧视剖面示意图。

图7是本发明喷嘴浸入于浸泡槽后的侧视剖面示意图。

图8是本发明图7的局部放大图。

符号说明：

1:机台

2:涂布平台

3:驱动装置

4:涂布头

41:喷嘴

410:唇口

411:模唇

412:内部流道

5:清洗单元

51:浸泡槽

52:弹性体

521:胶条

6:涂料

7:溶剂

具体实施方式

为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及其构造，兹绘图就本发明的较佳实施例详加说明其构造与功能如下，俾利完全了解。

请参阅图1至4所示，分别为本发明较佳实施例涂布机的立体外观图、另一视角的立体外观图、涂布头的侧视剖面图及清洗单元的立体外观图，由图中可清楚看出，本发明的涂布机为包括有机台1、涂布平台2、驱动装置3、涂布头4及清洗单元5，其中：

该机台1为具有一基座，并于基座或下机架内设置有驱动控制系统，且基座上方二侧处设有一对横向滑轨，再于二滑轨上分别安装有一立柱，且二立柱之间安装有一横梁，以构成门型框架。

该涂布平台2为设置于机台1的基座上方处且位于二滑轨之间，用以承载被涂布件(如玻璃基板；塑料膜或软性基板；胶带；金属箔片；光学膜包含偏光膜、扩散膜、增亮膜；电路板；电池极板等各种的基材或料片)，并于涂布平台2(如金属或花岗石平台)表面上可通过复数吸附孔配合导引柱等定位有至少一个被涂布件，而涂布平台下方处则设置有校正模块的对位平台，并由对位平台通过马达驱动螺杆的方式来进行XYZ轴方向的调整。

该驱动装置3为安装于机台1的门型框架上并包含有水平驱动机构(如涂布方向的X轴或XY轴方向)及升降驱动机构(如Z轴方向)，而水平驱动机构为了达到精确位移的目的，则可通过二组马达驱动螺杆、齿轮组、齿条或皮带搭配皮带轮等方式来带动二立柱沿着滑轨水平方向移动，并由升降驱动机构亦可通过二组马达驱动螺杆、齿轮组或齿条等方式来带动横梁沿着二立柱垂直方向移动，也可进一步搭配光学尺或位置编码器等作定位，使门型框架以龙门移动(Gantry moving type)的方式精确的线性位移。

该涂布头4为安装于机台1的门型框架或横梁上并包含一对模唇411前后对面结合的狭缝模，以构成一狭缝式模头(Slot Die)或喷嘴(Slit Nozzle)41，并于二模唇411之间亦可进一步夹设有具预定厚度的垫片，且二模唇411之间具有内部流道412，再于二模唇411下方渐缩凸出的唇部内形成有与内部流道412相连通的唇口410，且唇口410为通过垫片的厚度隔开形成有一模唇间隙。

在本实施例中，涂布头4的喷嘴41为连接有具注射式泵浦(Syringe Pump)的供料模块，并由供料模块储存有涂料6(如图3、8所示)的储料桶通过供给管路连接至下游注射式泵浦，再由注射式泵浦将定量的涂料经由该供给管路所连结的喷嘴41供应至其内部流道412中，且该涂料6可依实际的需求选用如光阻剂包含正型光阻及负型光阻；功能性树脂包含聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等；有机导电高分子材料包含聚3，4－二氧乙基噻吩(PEDOT)、聚3，4－二氧乙基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)等；光固化涂料包含紫外光(UV)胶水或树脂等；压电材料包含聚偏氟二乙烯(PVDF)；以及陶瓷氧化物包含钙钛矿(Perovskite)或其他具特定的性质与黏度的流体。

该清洗单元5为安装于机台1的基座且位于涂布头4的动作路径上，并包含框槽状的浸泡槽51及设置于该浸泡槽51内长度方向的弹性体52，其中该浸泡槽51内储存有用以清洗喷嘴41的溶剂(Solvent)7(如图6至8所示)，并于浸泡槽51上皆连接有输入管路及排出管路，且各输入管路为分别连接至上游储存有溶剂7的储料桶中，也可进一步将输入管路与排出管路连接至包含泵浦、过滤器及多向阀等的循环管路中，以进行溶剂7的循环过滤使用，且该溶剂7可依实际的需求选用如丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)、丁酮(MEK)、二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Acetone)、乙醇(Ethanol，酒精)、水、聚二甲基硅氧烷(PDMS，硅油)、二甲基甲酰胺(DMF)或其他密度小于涂料6的溶剂，用以对喷嘴41的模唇411来进行清洗或浸泡的作业。

此外，上述的弹性体52包含至少一个胶条521，且该胶条521的断面在本实施例中为一实心D型胶条，但并不以此为限，其断面亦可为一中空D型、E型(山型)或其他形状，而胶条521顶部则形成有弧形凸起的抵压面(如图8所示)，且该胶条521也可依实际的需求选用如人造橡胶包含橡胶(Rubber)、硅胶(Silicon)、聚四氟乙烯(PTFE，铁氟龙)、氟橡胶(FKM/FPM、Viton)等；天然橡胶包含乳胶或其他具良好的耐溶剂、耐油、化学介质等性能的弹性材料所构成。

请搭配参阅图5至8所示，是分别为本发明的步骤流程图、喷嘴浸入于浸泡槽前的侧视剖面示意图、喷嘴浸入于浸泡槽后的侧视剖面示意图及图7的局部放大图，由图中可清楚看出，本发明上述的浸泡方法为适用于一涂布机，是包括下列的实施步骤：

(S101)驱动装置3带动涂布头4朝涂布平台2上定位的被涂布件方向移动，并由涂布头4的喷嘴41将涂料6自唇口410喷出在被涂布件表面上形成一涂布膜。

(S102)驱动装置3带动涂布头4移动至浸泡槽51上方且对应于弹性体52处，并使喷嘴41的唇口410向下抵压于弹性体52一起浸泡在浸泡槽51内的溶剂7中。

由图中及上述的实施步骤可清楚得知，当本发明的涂布机于使用时，是利用机台1的驱动控制系统进行涂布平台2、驱动装置3、涂布头4及清洗单元5相关的驱动与控制操作、实时侦测与状态诊断等，其中该涂布平台2上可利用移载平台搭配取料机构或机器人置放有被涂布件(如基材或料片)，并由驱动装置3的水平驱动机构与升降驱动机构以龙门移动的方式来带动涂布头4朝涂布平台2方向移动，同时使喷嘴41接近被涂布件表面上，且供料模块的注射式泵浦将定量的涂料6经由供给管路供应至喷嘴41的内部流道412中，便可将涂料6自唇口410的模唇间隙向下喷出，并在被涂布件表面上形成有包含但不限于干膜、功能性薄膜、导电薄膜、光固化膜、压电薄膜或其他涂布膜。

当每一片被涂布件进行涂布之前或涂布完成后，可由驱动装置3带动涂布头4朝清洗单元5的浸泡槽51方向移动，并使喷嘴41的模唇411向下移动至浸泡槽51内，即可通过输入管路来将溶剂7循环流动至喷嘴41处，也可藉由喷射的方式朝喷嘴41喷出，以进行喷嘴41的清洗动作，使附着在模唇411及其外侧面或模唇间隙中的固化物或微粒等异物溶解浮出，且可避免产生涂布的缺陷，甚至是喷嘴41阻塞所导致涂料6的供给被中断等问题，同时确保涂布的质量。

此外，当涂布机处于待机、停机(如维护或更新等)状态或涂布头4喷涂、清洗作业完成时，亦可藉由驱动装置3带动涂布头4将喷嘴41移动至对应于弹性体52处，并使模唇411向下抵压于胶条521的抵压面上，其抵压面受到模唇411或唇口410处的抵压作用下(如图8所示)便会呈一压缩变形，进而使模唇411部分与胶条521一起浸泡在浸泡槽51内的溶剂7中，且模唇411的唇口410(模唇间隙)与胶条521接触的部位为位于溶剂7的液面高度之下，不但可隔绝外部空气，防止喷嘴41内的涂料6固化所造成的阻塞，同时藉由唇口410抵压在胶条521上，便可减缓溶剂7与涂料6的密度不同，会在模唇间隙中产生虹吸作用的毛细现象所导致溶剂7沿着唇口410回流进入至喷嘴41内的量，藉此减少喷嘴41涂布前需要通过涂料6将多余的溶剂7全部挤出所造成大量材料及时间的浪费，也可提高喷涂的效率。

上述详细说明为针对本发明一种较佳的可行实施例说明而已，但该实施例并非用以限定本发明的申请专利范围，凡其他未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖的专利范围中。

Claims (8)

1.一种可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机，该涂布机的机台上为设置有供被涂布件定位的涂布平台，并于该机台上安装有用以带动一涂布头位移来将涂料自喷嘴喷出在该被涂布件表面上形成一涂布膜的驱动装置，以及清洗单元的浸泡槽，且该浸泡槽内储存有供该喷嘴的模唇浸泡进行清洗的溶剂，其特征在于：

该浸泡槽内为设置有一弹性体，用以供该驱动装置带动该涂布头使模唇下方的唇口向下抵压于该弹性体上一起浸泡在该溶剂中，且该唇口与该弹性体接触的部位为位于该溶剂的液面高度之下。

2.如权利要求1所述可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机，其特征在于：该清洗单元的弹性体包含至少一个胶条，且该胶条是一橡胶、硅胶、聚四氟乙烯(铁氟龙)、氟橡胶或乳胶。

3.如权利要求1所述可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机，其特征在于：该涂料是光阻剂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚3，4－二氧乙基噻吩(PEDOT)、紫外光(UV)胶、聚偏氟二乙烯(PVDF)或钙钛矿(Perovskite)。

4.如权利要求1所述可减缓溶剂回流至涂布头内的涂布机，其特征在于：该溶剂是丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)、丁酮(MEK)、二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Acetone)、乙醇(酒精)、水、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或二甲基甲酰胺(DMF)。

5.一种可减缓溶剂回流至涂布头内的浸泡方法，其特征在于：适用于一涂布机，该涂布机的机台上为设置有供被涂布件定位的涂布平台，并于机台上安装有用以带动涂布头一位移的驱动装置，以及清洗单元的浸泡槽，且该浸泡槽内储存有溶剂及设置于该浸泡槽内的弹性体，该浸泡方法包括下列的实施步骤：

(A)该驱动装置带动该涂布头的喷嘴朝该涂布平台上定位的该被涂布件方向移动，并由该喷嘴来将涂料自模唇下方的唇口喷出在该被涂布件表面上形成一涂布膜；

(B)该驱动装置带动该涂布头移动至该浸泡槽上方且对应于该弹性体处，并使该喷嘴的唇口向下抵压于该弹性体上一起浸泡在该浸泡槽内的溶剂中。

6.如权利要求5所述可减缓溶剂回流至涂布头内的浸泡方法，其特征在于：该清洗单元的弹性体包含至少一个胶条，且该胶条是一橡胶、硅胶、聚四氟乙烯(铁氟龙)、氟橡胶或乳胶。

7.如权利要求5所述可减缓溶剂回流至涂布头内的浸泡方法，其特征在于：该涂料是光阻剂、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚3，4－二氧乙基噻吩(PEDOT)、紫外光(UV)胶、聚偏氟二乙烯(PVDF)或钙钛矿(Perovskite)。

8.如权利要求5所述可减缓溶剂回流至涂布头内的浸泡方法，其特征在于：该溶剂是丙二醇单甲基醚酯(PGMEA)、丁酮(MEK)、二甲基乙酰胺(DMAC)、丙酮(Acetone)、乙醇(酒精)、水、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或二甲基甲酰胺(DMF)。

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