CN203440445U

CN203440445U - 一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置

Info

Publication number: CN203440445U
Application number: CN201320478139.8U
Authority: CN
Inventors: 张卫华; 陈源清
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-08-06

Abstract

本实用新型公开了一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，包括隔离支持框架，在隔离支持框架上部安装有直线电机，直线电机与竖直设置的直线齿条传动连接，直线齿条的下端与横向设置的导向臂固定连接，导向臂与水平的支承台固定连接；支承台上方正对的隔离支持框架上安装有基板夹持器，基板夹持器向下连接有镀膜基板。本实用新型装置，通过基板夹持器和导向臂固定的方式可以实现正向提拉法镀膜，还可以通过支承台和导向臂固定的方式可以实现反向提拉法镀膜；通过隔离支持框架和防尘套管将电控部分、机械传动部分封装并和提拉制膜工作区隔离，不会对溶胶和镀膜过程造成污染、结构紧凑，工作可靠。

Description

一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置

技术领域

本实用新型属于机械设备技术领域，涉及一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置。

背景技术

在锆钛酸铅P（L）ZT、钛酸锶钡BST、氧化铟锡ITO、高温超导YBCO、柔性太阳能薄膜电池等的溶胶凝胶工艺的实验室研究和工业化生产中，需要在镀膜基板表面制备凝胶薄膜。

常规的镀膜基板表面薄膜制备方法有浸入提拉法、旋涂法及流延刮涂法等，其中浸入提拉法（DIP－Coating）因为制备的薄膜厚度均匀、表面质量好、工艺重复性好等优点，尤其适用于膜厚小于1um之下的薄膜制备，在实验研究和高质量薄膜制备领域受到广泛使用。目前使用的提拉法薄膜制备装置，主要是镀膜基板牵引向上方式制备薄膜，运动机构简单，但是由于镀膜基板在提拉过程中的摆动和转动难以避免，导致薄膜的膜厚波动和表面质量恶化，同时传动运动机构直接暴露在溶胶容器上方，工作过程中易对溶胶造成污染，影响薄膜质量。另外，对于高精度、高质量、高效率的产业化薄膜制备，通常需要镀膜基板固定不动，溶胶相对向下运动获得多片均匀质量的薄膜制备，现有的提拉设备均难以完成这一要求。

因此，围绕产业化溶胶凝胶方法的镀膜基板薄膜制备过程，需要一种能够精确控制薄膜厚度均匀性和表面质量、且工艺重复性和可靠性好的制备装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，解决了现有技术中的装置由于结构设置不合理，所制备的薄膜厚度不均匀和生产效率不高的问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，

第一种结构，包括隔离支持框架，在隔离支持框架上部安装有直线电机，直线电机与竖直设置的直线齿条传动连接，直线齿条的下端与横向设置的导向臂固定连接，导向臂与水平的支承台固定连接；支承台上方正对的隔离支持框架上安装有基板夹持器，基板夹持器向下连接有镀膜基板。

第二种结构，包括隔离支持框架，在隔离支持框架上部安装有直线电机，直线电机与竖直设置的直线齿条传动连接，直线齿条的下端与横向设置的导向臂固定连接，导向臂与基板夹持器固定连接，基板夹持器向下固定连接有镀膜基板。

本实用新型的溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征还在于，

直线电机与调速-方向控制模块信号连接，调速-方向控制模块分别与换向开关、电源开关、速度调节旋钮信号连接。

隔离支持框架上表面直线齿条向上伸出的位置设置有防尘套管。

导向臂水平穿过隔离支持框架的导向槽中。

本实用新型的有益效果是，采用导向臂和4和直线齿条3限定约束运动轨迹为直线，避免运动过程中的摆动和振动；采用导向臂4和支承台5组合的形式可以实现溶胶容器6相对于夹持镀膜基板7的上下运动，完成反向提拉法镀膜过程；采用导向臂4和基板夹持器8组合的形式可以实现夹持镀膜基板7相对于溶胶容器6的上下运动，完成正向提拉法镀膜过程；采用步进（数控）直线电机2实现可控匀速运动获得均匀的薄膜厚度和表面质量。

与现有提拉法装置相比较具有以下优点：1）运动过程稳定、速度均匀、沿整个镀膜基板的薄膜厚度均匀；2）采用导向臂4和支承台5组合或采用导向臂4和基板夹持器8组合可以方便实现反向提拉、或正向提拉制备薄膜，在生产线上使用灵活，便于高效率的组织生产；3）控制镀膜基板相对于溶胶容器的相对运动速度可以制备不同薄膜厚度（10nm～1000nm）；4）机械运动部件和电控部件和镀膜工作区完全隔离，不会对溶胶和镀膜过程造成污染、结构紧凑、易维护，工作可靠；5)工艺稳定、重复性好。

附图说明

图1是本实用新型装置反向提拉工作模式下的立体结构示意图；

图2是本实用新型装置正向提拉工作模式下的立体结构示意图。

图中，1.防尘套管，2.直线电机，3.直线齿条，4.导向臂，5.支承台，6.溶胶容器，7.镀膜基板，8.基板夹持器，9.换向开关，10.电源开关，11.速度调节旋钮，12.调速-方向控制模块，13.隔离支持框架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行说明。

本实用新型的原理是，控制镀膜基板匀速、稳定的脱离溶胶液面，在溶胶表面张力的作用下，溶胶吸附于镀膜基板表面，在空气水分的水解作用和溶剂挥发作用下，通过凝胶化过程在镀膜基板上形成一层薄膜。

如图1所示，是本实用新型装置反向提拉制备薄膜的模式，该模式状态下的结构是，包括隔离支持框架13，在隔离支持框架13上部安装有直线电机2，直线电机2与调速-方向控制模块12信号连接，调速-方向控制模块12分别与换向开关9、电源开关10、速度调节旋钮11信号连接；

直线电机2与竖直设置的直线齿条3传动连接，隔离支持框架13上表面直线齿条3向上伸出的位置设置有防尘套管1，直线齿条3向上移动进入防尘套管1中能够受到防护，保证操作安全及防尘；直线齿条3的下端与横向设置的导向臂4固定连接，导向臂4水平穿过隔离支持框架13的（立面）导向槽中，导向臂4与水平的支承台5固定连接，支承台5上表面用于放置溶胶容器6；支承台5上方正对的隔离支持框架13上安装有基板夹持器8，基板夹持器8向下连接有镀膜基板7。

直线电机2、基板夹持器8、调速-方向控制模块12、速度调节旋钮11、电源开关10和换向开关9均固定装配在隔离支持框架13上；直线齿条3与导向臂4、支承台5固定连接一体运动，通过直线电机2的牵引和隔离支持框架13上的导向槽约束，直线齿条3及导向臂4和支承台5一起平稳的上下运动，实现溶胶容器6的承载和上下运动。

直线电机2采用数控直线电机、或蜗轮减速直线电机。直线齿条3、调速-方向控制模块12、速度调节旋钮11、电源开关10和换向开关9均采用通用的部件。导向臂4、支承台5、基板夹持器8、隔离支持框架13采用有机玻璃、PVC塑料加工制作。基板夹持器8、隔离支持框架13还可以采用不锈钢夹紧件。

如图2所示，是本实用新型装置正向提拉制备薄膜的模式，该模式状态下的结构是，包括隔离支持框架13，在隔离支持框架13上部安装有直线电机2，直线电机2与调速-方向控制模块12信号连接，调速-方向控制模块12分别与换向开关9、电源开关10、速度调节旋钮11信号连接；

直线电机2与竖直设置的直线齿条3传动连接，隔离支持框架13上表面直线齿条3向上伸出的位置设置有防尘套管1，直线齿条3向上移动进入防尘套管1中能够受到防护，保证操作安全及防尘；直线齿条3的下端与横向设置的导向臂4固定连接，导向臂4水平穿过隔离支持框架13的（立面）导向槽中，与前述的结构不同的是：

不设置支承台5，导向臂4与基板夹持器8固定连接，基板夹持器8向下固定连接有镀膜基板7，溶胶容器6直接放置在底板上与镀膜基板7上下对正。通过直线电机2带动直线齿条3、导向臂4和基板夹持器8，实现镀膜基板7上下移动即可。

以反向提拉制备薄膜模式为例，本实用新型装置的工作过程是：

1)在基板夹持器8上夹持一片或多片镀膜基板并固定可靠；

2)将支承台5置于合适高度位置，再放置溶胶容器6并注入溶胶；

3)通过速度调节旋钮11设定好运行速度，使得支承台5匀速上行，将镀膜基板7浸入到溶胶中需要的位置，静止一定时间，使其充分润湿；

4)通过换向开关9使支承台5匀速下行，使液面匀速脱离镀膜基板7，在基,7上得到均匀薄膜。

5)取下溶胶容器6、取下镀膜完成后的镀膜基板7，得到需要的薄膜，一个制备循环过程完成。

重复以上1)～4)步骤即可多次制备，得到需要的薄膜。

本实用新型装置的原理是：

通过速度调节旋钮11进行速度设定，通过换向开关9进行反向或正向设置，再启动电源开关10，直线电机2牵引直线齿条3，带动在隔离支持框架13的导向槽约束下的导向臂4平稳上下匀速运动，使镀膜基板7首先均匀浸入溶胶容器6内的溶胶中，然后再均匀、缓慢、平稳的离开溶胶液面，借助于溶胶的表面张力在单片镀膜基板或多片镀膜基板上均匀涂敷薄膜。调节相对运动速度和干燥速度，可以得到不同厚度薄膜。通过隔离支持框架和防尘套管将电控部分、机械传动部分封装并和提拉制膜工作区隔离，不会对溶胶和镀膜过程造成污染、结构紧凑、易维护，工作可靠；工艺稳定、重复性好。

Claims

1.一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征在于，包括隔离支持框架（13），在隔离支持框架（13）上部安装有直线电机（2），

直线电机（2）与竖直设置的直线齿条（3）传动连接，直线齿条（3）的下端与横向设置的导向臂（4）固定连接，导向臂（4）与水平的支承台（5）固定连接；支承台（5）上方正对的隔离支持框架（13）上安装有基板夹持器（8），基板夹持器（8）向下连接有镀膜基板（7）。

2.一种溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征在于，包括隔离支持框架（13），在隔离支持框架（13）上部安装有直线电机（2），

直线电机（2）与竖直设置的直线齿条（3）传动连接，直线齿条（3）的下端与横向设置的导向臂（4）固定连接，

导向臂（4）与基板夹持器（8）固定连接，基板夹持器（8）向下固定连接有镀膜基板（7）。

3.根据权利要求1或2所述的溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征在于，所述的直线电机（2）与调速-方向控制模块（12）信号连接，调速-方向控制模块（12）分别与换向开关（9）、电源开关（10）、速度调节旋钮（11）信号连接。

4.根据权利要求1或2所述的溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征在于，所述的隔离支持框架（13）上表面直线齿条（3）向上伸出的位置设置有防尘套管（1）。

5.根据权利要求1或2所述的溶胶凝胶工艺的提拉法薄膜制备装置，其特征在于，所述的导向臂（4）水平穿过隔离支持框架（13）的导向槽中。