JP6492089B2 - 基板の放射線処理のシステムのためのガスフロー装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板を乾燥させるための赤外線放射（ＩＲ放射）及び／又はＵＶ硬化ペイント（UV-hardened paints）を硬化するための紫外線放射（ＵＶ放射）のような電磁放射での基板の放射線処理のシステムに関する。

そのようなシステムは、例えば、ペイントシステムのコンポーネントとして使用される。そのようなペイントシステムにおいて、基板表面は、一般的に、第１のステップで洗浄される。これは、例えば、空気圧で、及び／又は、表面をイオン化するための手段で、又は、水や水性、アルコールベース若しくは溶剤含有の溶液のような液状媒体で、又は、ブラスト材若しくはＣＯ_２のような固体で、表面を吹き付けることによって、又は、基板を水性、アルコールベース若しくは溶剤含有の溶液に浸すことによって、もしかすると、超音波やマイクロ波のような波動の作用で、実施される。

液体媒質で洗浄する場合、ＩＲ熱波は、順次乾燥のために使用されさえもする。

第２のステップにおいて、実際のペイント層は、ペイント分散（paint dispersion）に関する噴霧によって、本発明に従って適用される。この後に、既にペイントされた基板が焼かれる（ベークされる）ステップが続く。これは、外気の中で加熱によって、及び／又は例えば５０〜８０℃で赤外線放射（ＩＲ）を適用することによって実施される。これは、ペイント分散に通常存在している溶剤が蒸発することを引き起こす。現在広く使用されているＵＶ硬化ペイント、すなわち、ＵＶ光によって、硬化されるペイントにおいて、この硬化は、溶剤の揮発の次に続くステップにおいて起こる。用途に応じて、ＩＲ及び／又はＵＶランプは、これらの過程のステップの中で使用される。示された記載において、ＩＲ放射による乾燥の過程及び／又はＵＶ放射による硬化の過程は、放射線処理として同様に言及される。

溶剤が、環境の中に、及び作業環境の中に、自由に蒸発することを防ぐために、従来技術によれば、そのような過程が処理チャンバーで実施される。

これは、例えば、基板の付近で溶剤濃度を最小限にし、乾燥及び／又は硬化過程も早めるために、連続したガス交換が行われることを保証することを目的とする。従来技術によれば、図１に概略的に示されるように、放射線処理は、閉じられたチャンバー１で実施される。放射源９，９‘，９“は、チャンバー１の上部に備えられ、基板を装備する基板ホルダー１１，１１‘は、下部に設置される。図１は、２つのスピンドルの形で基板ホルダーを示し、それは、放射線を当てられるコンポーネントを装備する。基板ホルダー１１，１１’の下に、放射源９，９’，９”を設置することも可能であるが、これは、基板から滴るペイント残によって汚される放射源９，９’，９”のリスクを冒さないために通常避けられる。

従来技術によれば、チャンバー天井には、流入領域７が備えられ、それを通じて、入口３から供給されるガス、例えば空気が、チャンバーの中に流れる。従来技術によれば、ガスは、放射源９，９’，９”を過ぎて、基板１１，１１’を過ぎて、出口５を介してチャンバー１から吸引されるチャンバーの下方領域に流れる。従来技術によるこの配置のため、ダストや溶剤のような不純物が離れて効果的に吸引されるように、流れ（フロー）と重力は、共に働く。ガスフローとその方向は、図１に矢印によって概略的に示される。

しかしながら、従来技術による配列は、基板を過ぎて流れるガスフローが、放射源を最初に通過しなければならないという点で、不利である。これらは、通常、稼働中に熱せられ、それは、ガスフローの放置された過熱（無制御の過熱）に導く。これは、基板ホルダー１１，１１‘が、不定温度を有するガスフローによって作用され、温度勾配（temperature gradients）が、基板ホルダーの幅を超えて発生さえするということを意味する。しかしながら、乾燥及び／又は硬化の過程は、一般的な温度（prevailing temperature）によって、強く影響される。したがって、不定温度の状態は、非常に迅速に、無制御の過程をもたらす。特に、温度勾配がある場合、異常が発生する。前記問題は、放射源自体が、通常、安定しない温度であるという事実のせいで、より顕著になる。開始フェーズにおいて、放射源は、むしろ冷たくなるが、長期の稼働の後、かなり熱くなる。この問題は、実際、放射源で実施される明白な冷却ステップによって、低減される。しかしながら、そのようなステップは、著しい技術的な複雑性を含み、したがって、費用がかかる。

前述によれば、従来技術の上述の問題を、低減するために、好ましくは、完全に克服するために、使用される、放射線処理設備が、利用できるということは、望ましい。

本発明の目的は、そのようなシステムを作り出すことである。

本発明によれば、上述の問題は、請求項１に係るシステムによって解決される。従属項は、本発明の望ましい実施形態を含む。本発明によれば、前記問題は、原則的に、チャンバーに入った後に、直ちに基板を過ぎて流れるガスフローをチャンバー内に生じさせることによって、解決される。ガスフローが、前もって、熱を放射し得る放射源を過ぎて流れないので、ガスフローの温度は、明確に定義され、所望の安定した値に容易に調整されもする。

ところで、本発明とその有利な実施形態は、図面と共に、例として、詳細に記載される。

図１は、従来技術に係る基板の放射線処理のためのシステムを示す。 図２は、第１実施形態に係る基板の放射線処理のための本発明に係るシステムを示す。 図３は、第２実施形態に係る基板の放射線処理のための本発明に係るシステムを示す。 図４は、第３実施形態に係る基板の放射線処理のための本発明に係るシステムを示す。 図５は、本発明に係る放射線処理チャンバーを含むペイントシステムの可能なレイアウトを概略的に示す。

図２は、第１実施形態に係る本発明に係るシステムを示す。図は、放射源９，９‘，９“及び放射線を当てられる基板１１，１１’を含むチャンバー２０１を示す。ガスの入口２０３は、チャンバーの中に、基板１１，１１‘の付近で、底に、備えられる。この実施形態によれば、ガスの出口２０５は、チャンバー天井の付近に備えられ、それは、天井チャンバー２０７によって、先行される。システムの稼働中、ガスは、チャンバーの中に移動した後、放射源９，９‘，９“の周囲を流れる前、最初に、基板１１，１１‘を過ぎて流れ、任意の天井チャンバー２０７を通じて流れ、ガス出口２０５を介して流出する。このようにして、基板１１，１１‘を過ぎて流れるガスの温度は、明確に定義され、過程は、所定の、安定した温度の状態の下で行われる。集塵機として機能する凹部２０９は、有利にはチャンバーの端部領域に備えられる。

本発明の第２の有利な実施形態は、図３に示される。この実施形態において、基板１１，１１‘の上側に据えられる放射源９，９‘，９“を有するチャンバー３０１は、基板１１，１１‘の底でチャンバーの下方領域で第１の入口３０３、及び放射源９，９‘，９“の上側でチャンバーの上方領域で第２の入口３０５、の双方を介し、ガスフローで作用される。有利には、チャンバーの半分の高さで、出口３１１，３１１‘は備えられ、それらは、好ましくは対称に配置される。この実施形態における２つのガスフローは、図面に矢印によって示されるように、およそ半分の鉛直高さで、すなわち、放射源９，９‘，９“と基板１１，１１’との間で出合い、横方向に配置される出口３１１，３１１‘を介してチャンバー内部から抜け出る。本発明のこの特に好ましい実施形態は、ガスフローの中に取り込まれるダスト粒子が、チャンバーの端部に運ばれる傾向にあるという特定の利点を有する。集塵機として機能する凹部３０９が、そこにさらに備えられると、チャンバーの中に存在するどんなダストも、主に出口３１１，３１１‘に向かって運ばれるが、それにもかかわらず、ガスフローから分離され、集塵機に主に集まる。特に好ましい実施形態によれば、着脱可能な容器３１３は、それぞれ、各凹部３０９に設けられ、ダストは、この容器の中に集まり、このダストは、容器を取り出し、それを空にすることによって簡単に廃棄される。もちろん、そのような容器は、本発明の別の実施形態にも使用される。

本願は、基板の放射線処理のシステムであって、それは、チャンバーの中で基板ホルダーの上方に少なくとも１つの放射源を含み、そのホルダーは、処理される基板を装備し、チャンバーは、チャンバーの中でガスフローを維持するための手段を有し、少なくとも１つのガスの入り口と少なくとも１つのガスの出口を有するシステムにおいて、流れ込むガスは、少なくとも１つのガスの入口によって、ガスの出口を介して直接チャンバーを抜け出る前か、それとも、少なくとも１つの放射源の周囲を流れた後に抜け出る前に、先ず、基板ホルダーの周囲を流れるように、少なくとも１つのガスの入り口は、基板ホルダーの付近に据えられることを特徴とするシステムを開示する。

ガスが、基板ホルダーの周囲を流れた後、ガスの出口を介してチャンバーを抜け出る前に、少なくとも１つの放射源の周囲を流れるように、システムにおいて、ガスの出口は、少なくとも１つの放射源の付近に設けられる。

ガスの出口は、基板ホルダーと、少なくとも１つの放射源との間の高さに設けられる。

第２のガスの入口を介して流れ込むガスが、基板ホルダーに対して流れるガスに出会う前に、先ず、少なくとも１つの放射源の周囲を流れ、ガスの出口を通って、チャンバーから外に、それと共に流れるように、少なくとも１つの放射源の付近において、第２のガスの入口は、設けられる。

チャンバーの下部の端部で、凹部は、フローが凹部の付近で低減されるように設けられ、凹部は、したがって、集塵機として機能する。

着脱可能な容器は、凹部に設けられる。

本発明の第３の特に好ましい実施形態は、図４に示される。この場合、基板１１，１１’の上側に据えられる放射源９，９‘，９“を有するチャンバー４０１は、基板１１，１１’の下で、チャンバーの下方領域で、入口４２１と入口４２１‘の両方を介するガスフローで、作用される。ガス又は複数のガスは、基板１１，１１‘の周囲を流れ、チャンバーの下方領域でガスの出口４２３を介して部分的に、そして、チャンバーの上方領域でガスの出口４０５を介して部分的に、チャンバーを抜け出る。本実施の形態によれば、基本的に、層流が、少なくともガスフロー装置に沿って存在するように、ガスの入口装置４２１，４２１‘及び／又はガスの出口装置４２３は、それぞれ、流れ方向に１次元に狭くなり、流れ方向にさらに再び広くなる流路を含み、結果として、沈殿物（例えばダスト又はゴミの）は、渦流現象（turbulence phenomena）に起因して、堆積しない。この実施形態の特に好ましい変形例において、流路は、シートメタルのような可撓性板材料（deformable plate material）からなる。図４において、これらは、二重壁の設計を有するようにそれぞれ示されているが、２つの壁は、例えば、２０ｍｍのギャップＳによって、互いに分離されるように具体化される。１００℃及びそれ以上の温度は、乾燥のために使用される熱気のせいでチャンバーの中で容易に発生するので、ギャップＳは、他の物体の中で有利である断熱を生み出す。ガスは、ガスの入口装置４２１の開口２１，２１‘の周辺を通って流れ込み、その一部は、ガスの出口装置４２３の開口２３の周辺を通って流れ出す。

第３変形例の好ましい実施形態によれば、個々のガスフロー装置は、上部に突起を有し、それは、例えば、クランプレールによって、又は、キャップ３０，３０‘によって、２つのそれぞれのガスフロー装置を共に支持することを可能にし、例えば、この領域における層流を維持することも可能にする。

特に、本発明は、基板の放射線処理４０１のシステムであって、チャンバーの中に少なくとも１つの放射源９，９‘，９“を有し、放射源９，９‘，９“は、基板ホルダー１１，１１‘の上方に据えられ、基板ホルダー１１，１１‘は、処理される基板を装備し、チャンバーは、チャンバーの中にガスフローを維持するための手段を有し、少なくとも１つのガスの入口４２１，４２１‘及び少なくとも１つのガスの出口４２３，４０５を有するガスフロー装置を有し、ガスの入口４２１，４２１‘及びガスの出口４２３，４０５が、流れ方向に狭くなり、下流端に向かって再び広くなる流路を有する要素を含むように、ガスフロー装置は、基板ホルダー（１１，１１‘）の下方の領域に据えられ、具体化され、その結果、システムの稼働中、層流が少なくともガスフロー装置の中に基本的に広がり、渦流現象に起因して沈殿物が発生しないシステムを開示する。

好ましくは、流路を構成する放射線処理４０１のためのシステムの要素は、好ましくは、シートメタルからなる可撓性板から形成される。

好ましくは、流路を構成する複数の要素の少なくとも２つは、上方領域に、単純な組立又は分解を可能にするレール、クランプ及び／又はキャップ３０，３０‘によって、共に保持される。

好ましくは、流路を構成する要素は、少なくとも二重壁であり、少なくとも２つの壁は、互いに分離され、熱的に絶縁するギャップＳを形成する。

９，９‘，９“ 放射源
１１，１１‘ 基板ホルダー
４２１，４２１‘ ガスの入口
４２３，４０５ ガスの出口
Ｓ ギャップ

Claims (4)

1. 基板の放射線処理（４０１）のためのシステムであって、
   チャンバーの中で基板ホルダー（１１，１１‘）の上方に、少なくとも１つの放射源（９，９‘，９“）を含み、
   前記基板ホルダー（１１，１１‘）は、処理される基板を装備し、
   前記チャンバーは、該チャンバーの中に、ガスフローを維持するための手段を有し、前記手段が、少なくとも１つのガスの入口（４２１，４２１‘）及び少なくとも１つのガスの出口（４２３，４０５）を具備するガスフロー装置を有するシステムにおいて、
   前記ガスの入口（４２１，４２１‘）及び前記ガスの出口（４２３，４０５）が、流れ方向に狭くなり、下流端に向かって再び広くなる流路を有する要素を含むように、前記ガスフロー装置は、前記基板ホルダー（１１，１１‘）の下方の領域に据えられ、具体化され、
   その結果、前記システムの稼働中、層流は、基本的に、少なくとも前記ガスフロー装置の中で広がり、渦流現象に起因して沈殿物が発生せず、
   前記チャンバーに入った後に、直ちに前記基板ホルダー（１１，１１‘）を過ぎて流れるガスフローを前記チャンバー内に生じさせ、前記ガスフローは、前もって、熱を放射する放射源（９，９‘，９“）を過ぎて流れないことを特徴とするシステム。
2. 前記流路を構成する前記要素は、好ましくはシートメタルからなる可撓性板から形成されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記流路を構成する前記要素の少なくとも２つは、上方領域（３０，３０‘）に、単純な組立又は分解を可能にするレール、クランプ及び／又はキャップによって、共に保持されることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記流路を構成する前記要素は、少なくとも二重壁であり、
   前記少なくとも２つの壁は、互いに分離され、熱的に絶縁するギャップ（Ｓ）を形成することを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
   

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