CN1698974A - 一种反提拉涂膜装置 - Google Patents

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陈祝
杨成韬
张树人
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Abstract

本发明提供了一种反提拉涂膜装置，其特征是它由盛装涂膜的装置和反提拉装置组成。反提拉的方式可以是利用重力(地球引力)反提拉，还可以利用气压反提拉，采用排出溶胶液，使溶胶液面向下缓慢移动，从而实现待涂膜基片的相对向上移动方法来涂膜，因此它具有提拉速度控制范围广、控制操作方便、控制速度稳定，能够方便、快捷地大面积制备均匀薄膜，可以实现任意形状的均匀成膜，并且该装置制作成本低等优点。

Description

一种反提拉涂膜装置
技术领域：
本发明属于电子材料制备技术，它特别涉及电子薄膜的制备装置。
技术背景：
溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺常用的方法有：旋覆法(spinning)、浸渍提拉法(dipping)、喷涂法(spraying)、及简单的刷涂法(painting)。浸渍提拉法主要包括浸渍、提拉和热处理三步骤，每次浸渍得到薄膜厚约为5-30纳米，为增加薄膜厚度可以进行多次浸渍提拉。旋覆法(高速旋转涂膜spin-coating技术)是将溶胶液滴在置于高速旋转均胶台上的基片中心涂膜，再经过热处理和反复甩胶增加膜厚，是目前普遍采用涂膜技术，但存在其局限性，仅能适用于平面基片上成膜，由于离心力与半径关系因素，制备均匀薄膜范围较小，并且对昂贵原料利用率不高，容易造成环境污染，一次性涂膜元件数量极其有限，消耗能源，磨损电机设备。
传统的浸渍提拉装置如图1，它包括：容器1、基片2、提拉速度控制系统3、减速器4、提拉杆5，提拉杆的运动是靠驱动电机通过减速器，再由齿轮齿条机构带动的。它主要是通过提拉速度控制系统和减速器，带动提拉杆，然后使提拉杆下面连接的基片从溶胶液中缓慢提拉出来，实现基片涂膜。其中采用的机械传动装置的设计与控制难度较高，特别是对于提拉速度要求较小(0.1毫米/秒-0.5毫米/秒或更小1毫米/分)时；并且容易受环境因素的影响，膜厚较难控制，如周围空气的流动、液面的波动、基片在提拉过程中的摆动等因素，都会造成膜厚变化，影响薄膜质量；另外此装置的成本也较高。
发明内容：
本发明的任务是提供了一种反提拉(reversed-dip-coating)涂膜装置，它具有提拉速度控制范围广、且控制操作方便、控制速度稳定，能够方便、快捷地大面积制备均匀薄膜，还可以实现任意形状的均匀成膜(即在不同形状材料：圆形、管状、不规则器件等上制备薄膜)，且该装置制作成本低等特点。
本发明提供的一种反提拉涂膜装置，其特征是它由盛装涂膜的装置和反提拉装置组成，所述的盛装涂膜的装置包括：容器6、容器6的下部是一漏斗型收缩形状，溶胶液加入口(漏斗形状)7、基片悬挂装置8、基片9、密封盖12；密封盖12位于容器6上部；基片悬挂装置8位于容器6内的上部；所述的反提拉装置包括：溶胶液滴速控制阀门10、溶胶液收集瓶11、阀门10安装在容器6的漏斗型收缩形状下部，溶胶液收集瓶11放置在容器6下面，如图2、图3所示。
需要说明的是，上面所述的反提拉涂膜装置的实质是利用溶胶液的重力(地球引力)进行反提拉；
容器6可以是圆柱型或立方体型；
溶胶液加入口(漏斗形状)7可以位于容器6的周围，也可以位于容器6的上部，通过溶胶液加入口(漏斗形状)7将溶胶液加入到容器中；
基片悬挂装置8上有V型槽，便于基片悬挂，如图4所示；片式基片还可以固定在玻璃载板上，以增加其稳定性；
密封盖12位于容器6上部，用来隔离环境污染；
阀门10用来控制溶胶液滴速；溶胶液收集瓶11用于盛接容器经过滴速控制阀门10流出的液体；
上面所述的反提拉涂膜装置可以在密闭隔绝空气灰尘充氮气条件下进行；也可以将此设备放置于过滤空气净化箱中操作。
本发明提供的一种反提拉涂膜装置的实质是本发明人根据逆向思维而提出的一个新方法，即不再考虑浸渍提拉装置(dip-coating)中的机械传动系统，而是采用排出溶胶液，使溶胶液面向下缓慢移动，从而实现待涂膜基片的相对向上移动方法来涂膜，其设备示意图如图2、图4所示。
本发明的优点：
由于本发明提供的一种反提拉涂膜装置，不再考虑浸渍提拉装置(dip-coating)中的机械传动系统，而是采用排出溶胶液，使溶胶液面向下缓慢移动，从而实现待涂膜基片的相对向上移动方法来涂膜，因此它具有提拉速度控制范围广、控制操作方便、控制速度稳定，能够方便、快捷地大面积制备均匀薄膜，可以实现任意形状的均匀成膜(即在不同形状材料：圆形、管状、不规则器件等上制备薄膜)，并且该装置制作成本低等优点。
附图说明
图1是传统提拉设备示意图
其中，1是容器，2是基片，3是提拉速度控制系统，4是减速器，5是提拉杆，V是提拉杆提拉速度。
图2是本发明的一种反提拉涂膜装置(利用重力)结构示意图
其中，6是容器，7是溶胶液加入口(漏斗形状)，8是基片悬挂装置，9是基片，10是溶胶液滴速控制阀门，11是溶胶液收集瓶，12是密封盖。
图3是本发明中基片悬挂装置8形状示意图
图4是本发明一种反提拉涂膜装置(利用气压)结构示意图
其中，13是容器，14是溶胶液加入口(漏斗形状)，15是基片固定悬挂装置，16是基片，17是保护性氮气或其它气体通入管，18是阀门，19是溶胶液收集瓶，20是溶胶液引流排出管，21是密封橡胶塞。
具体实施方式
本发明提供的反提拉涂膜装置，反提拉的方式可以是利用重力(地球引力)反提拉，还可以利用气压反提拉。下面就是利用气压反提拉涂膜的装置。
本发明提供的利用气压进行反提拉涂膜装置，其特征是它由盛装涂膜的装置和反提拉装置组成，所述的盛装涂膜的装置包括：容器13、溶胶液加入口(漏斗形状)14、基片固定悬挂装置15、基片16，所述的溶胶液加入口(漏斗形状)14可以位于容器13的周围，也可以位于容器13的上部，基片悬挂装置15位于容器13内的上部，用于基片悬挂；基片16悬挂于基片悬挂装置15的下部，并全部浸入溶胶液中；所述的反提拉装置包括：保护性氮气或其它气体通入管17、阀门18、溶胶液收集瓶19、溶胶液引流排出管20、密封橡胶塞21；气体通入管17通过密封橡胶塞21和阀门18与容器13相连接，位于容器外的上部；气体可以是保护性氮气或氧化、还原性气体，并且可以在容器内保持一定的气压；阀门18总共有三个，分别位于气体通入管17上、溶胶液加入口(漏斗形状)14上和溶胶液引流排出管20上；溶胶液收集瓶19位于容器13的下部，用于盛装经过溶胶液引流排出管20流出的液体，其上部活塞可以有也可以无；密封橡胶塞21共二个，位于容器13顶部，分别用于密封并连接气体通人管17和溶胶液引流排出管20；容器13加入溶胶液后，可以放入超声波装置中处理，以排出吸附气体，增加溶胶液在基片上的附着性。
综上所述，本发明提供的反提拉涂膜装置，由于具有提拉速度控制范围广、控制操作方便、控制速度稳定，能够方便、快捷地大面积制备均匀薄膜，可以实现任意形状的均匀成膜(即在不同形状材料：圆形、管状、不规则器件等上制备薄膜)，并且该装置制作成本低等优点，因此本发明的反提拉涂膜装置在溶胶-凝胶薄膜制备领域中有很广泛的应用前景。

Claims (4)

1、一种反提拉涂膜装置，其特征是它由盛装涂膜的装置和反提拉装置组成，所述的盛装涂膜的装置包括：容器(6)，容器(6)的下部是一漏斗型收缩形状，溶胶液加入口(漏斗形状)(7)、基片悬挂装置(8)、基片(9)、密封盖(12)；密封盖(12)位于容器(6)上部；基片悬挂装置(8)位于容器(6)内的上部；所述的反提拉装置包括：溶胶液滴速控制阀门(10)、溶胶液收集瓶(11)、阀门(10)安装在容器(6)的漏斗型收缩形状下部，溶胶液收集瓶(11)放置在容器(6)下面。
2、根据权利要求1所述的一种反提拉涂膜装置，其特征是所述的反提拉涂膜装置可以在密闭隔绝空气灰尘充氮气条件下进行，也可以将此设备放置于过滤空气净化箱中操作。
3、根据权利要求1所述的一种反提拉涂膜装置，其特征是所述的容器(6)可以是圆柱型或立方体型；所述的基片悬挂装置(8)上有V型槽。
4、根据权利要求1所述的一种反提拉涂膜装置，其特征是所述的盛装涂膜的装置是由容器(13)、溶胶液加入口(漏斗形状)(14)、基片固定悬挂装置(15)、基片(16)组成，所述的溶胶液加入口(漏斗形状)(14)可以位于容器(13)的周围，也可以位于容器(13)的上部，基片悬挂装置(15)位于容器(13)内的上部，基片(16)悬挂于基片悬挂装置(15)的下部，并全部浸入溶胶液中；所述的反提拉装置是由保护性氮气或其它气体通入管(17)、阀门(18)、溶胶液收集瓶(19)、溶胶液引流排出管(20)、密封橡胶塞(21)组成；气体通入管(17)通过密封橡胶塞(21)和阀门(18)与容器(13)相连接，位于容器外的上部；气体可以是保护性氮气或氧化、还原性气体，并且可以在容器内保持一定的气压；阀门(18)总共有三个，分别位于气体通入管(17)上、溶胶液加入口(漏斗形状)(14)上和溶胶液引流排出管(20)上；溶胶液收集瓶(19)位于容器(13)的下部，密封橡胶塞(21)共二个，位于容器(13)顶部；容器(13)加入溶胶液后，可以放入超声波装置中处理。
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