NO752141L

NO752141L -

Info

Publication number: NO752141L
Application number: NO752141A
Authority: NO
Inventors: G S Plows; P C Willingham
Original assignee: Decca Ltd
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-16
Publication date: 1975-12-18
Also published as: GB1485009A; BE830266A; DE2526861A1; CH600955A5; FR2274426B1; DK270675A; AU8204775A; SE7506866L; JPS5112874A; FR2274426A1; NL7507150A

Abstract

Apparat til dannelse av en ensartet film på en plan bærer.Apparatus for forming a uniform film on a planar support.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat til avsetning av ensartede filmer, særlig for avsetning av en ensartet plan film med en tykkelse på fem mikron på overflaten av en for-holdsvis tykk skive. The present invention relates to an apparatus for the deposition of uniform films, in particular for the deposition of a uniform flat film with a thickness of five microns on the surface of a relatively thick disc.

I henhold til et trekk ved oppfinnelsen omfatter et apparat til dannelse av en ensartet film på en plan bærer, en bevegelig tallerken, anordninger for avtagbar anbringelse av en plan bærer på tallerkenen med de plane flater av bæreren per-pendikulært på rotasjonsaksen for tallerkenen, en fordelings-anordning som er opphengt for rotasjon sammen med tallerkenen, According to a feature of the invention, an apparatus for forming a uniform film on a planar support comprises a movable plate, means for removably placing a planar support on the plate with the planar surfaces of the support perpendicular to the axis of rotation of the plate, a distribution device which is suspended for rotation together with the plate,

og i det minste stikkende delvis aksialt ut fra denne, hvilken fordeler er innrettet til å fordele flytbart materiale radielt utad på oversiden av de plane flater av bæreren, en omhylning . som omgir tallerkenen og bærer, en mateanordning for fremmatning av en ladning av flytbart materiale til fordeleren og anordninger for anbringelse av mateanordningen i omhylningen, slik at mateanordningens utløp blir liggende over fordeleren. and at least projecting partially axially from this, which distributor is adapted to distribute flowable material radially outwards on the upper side of the planar surfaces of the carrier, a shroud. which surrounds the plate and carries, a feed device for feeding a charge of flowable material to the distributor and means for placing the feed device in the casing so that the outlet of the feed device lies above the distributor.

Den del av fordeleren som strekker seg aksialt fra tallerkenen kan være formet som en konus hvis toppunkt ligger i avstand fra tallerkenen i akseretningen. Alternativt kan den formes med en avkortet kjegleformet flate og med et sentralt reservoar for mottagning av-det flytbare materiale. The part of the distributor which extends axially from the plate can be shaped like a cone whose apex is at a distance from the plate in the axial direction. Alternatively, it can be shaped with a truncated cone-shaped surface and with a central reservoir for receiving the flowable material.

Fordeleren kan være utløsbart montert på tallerkenenThe distributor can be releasably mounted on the plate

og være dimensjonert slik at den hindrer den plane bærer i å bevege seg aksialt bort fra tallerkenen når fordeleren står over denne. and be dimensioned so that it prevents the flat carrier from moving axially away from the plate when the distributor stands over it.

I den foretrukne utførelsesform er omhylningen ut-In the preferred embodiment, the covering is

ført med en gjennomsiktig topp, en bunn og en sideveggseksjon.led with a transparent top, a bottom and a sidewall section.

I den foretrukne utførelsesform er anordningen for anbringelse av mateanordningen anbrakt på toppen av omhylningen. In the preferred embodiment, the device for placing the feeding device is placed on top of the casing.

Platetallerkenen kan ha et ringformet spor på sin bunndel. Videre kan man ha en første oppadrettet ringformet flens festet til bunnen av omhylningen/koaksialt med tallerkenen og med en diameter som er større enn tallerkenens diameter, samt en ytterligere oppadrettet ringformet flens festet til omhylningens bunndel og beregnet på å ligge inne i, men ikke i berør-ing med det nevnte spor, samt en rekke hull som strekker seg gjennom bunnen av omhylningen og ligger mellom flensene. The turntable may have an annular groove on its bottom part. Furthermore, one can have a first upwardly directed annular flange attached to the bottom of the casing/coaxially with the plate and with a diameter that is greater than the diameter of the plate, as well as a further upwardly directed annular flange attached to the bottom part of the casing and intended to lie inside, but not in contact with the aforementioned groove, as well as a series of holes which extend through the bottom of the casing and lie between the flanges.

Anordninger for å bringe gassformet materiale til. å strømme gjennom omhylningen kan også benyttes og kan omfatte en innløpspassasje utformet i materialet for en spindel,tallerkenen er forbundet med, og en utløpspassasje. Devices for bringing gaseous material to. to flow through the casing can also be used and can include an inlet passage formed in the material for a spindle, to which the plate is connected, and an outlet passage.

Det kan videre finnes anordninger for oppvarmning av det gassformede materiale, f.eks. i form av et fleksibelt varmebånd som er festet til utsiden av omhylningen. There may also be devices for heating the gaseous material, e.g. in the form of a flexible heating band that is attached to the outside of the casing.

Tallerkenen kan drives av en motor ved hjelp av en magnetisk kopling. The platter can be driven by a motor using a magnetic coupling.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte til dannelse av en ensartet film på en plan bærer som befinner seg på en tallerken, avsetning av en ladning av flytbart materiale på en fordeler som er omgitt av en plan bærer, samtidig med rotasjon av tallerkenen, der rotasjonsaksen for denne løper gjennom fordeleren, for derved å fordele det flytbare materiale som en film på bæreren, med påfølg-ende rotasjon av bæreren som tidligere, men med vesentlig høyere hastighet for å kaste fra bæreren overskytende materiale som ikke behøves av hensyn til den nødvendige fylltykkelse, hvoretter den tynnere film bringes til ro. According to a further feature of the invention, a method for forming a uniform film on a planar support located on a plate comprises depositing a charge of flowable material on a spreader surrounded by a planar support, simultaneously with rotation of the plate, where the axis of rotation for this runs through the distributor, thereby distributing the flowable material as a film on the carrier, with subsequent rotation of the carrier as before, but at a significantly higher speed in order to throw from the carrier excess material that is not needed for reasons to the required filling thickness, after which the thinner film is brought to rest.

Fremgangsmåten kan videre omfatte operasjoner som tillater det avsatte materiale å falle til ro på bæreren mellom rotasjonstrinnene, fulgt av rotasjon. The method may further comprise operations which allow the deposited material to settle on the support between the rotation steps, followed by rotation.

Bæreren kan rotere langsomt mens det avsatte materi-ale bringes til ro. Fremgangsmåten kan utføres i støvfrie omgivelser. Når det flytbare materiale omfatter et løsbart materi-ale" som er oppløst i et oppløsningsmiddel, kan fremgangsmåten utføres i en mettet atmosfære. The carrier can rotate slowly while the deposited material is brought to rest. The procedure can be carried out in a dust-free environment. When the flowable material comprises a soluble material dissolved in a solvent, the method can be carried out in a saturated atmosphere.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjen-gitte trekk, og vil i det følgende bli forklart nærmere under The invention is characterized by the features set out in the claims, and will be explained in more detail below

henvisning til tegningene der:reference to the drawings where:

Fig. 1 viser et apparat for avsetning av tynneFig. 1 shows an apparatus for depositing thin

filmer på en skive,movies on a disc,

fig. 2 viser en alternativ form for fordeler for an-vendelse sammen med apparatet på fig. 1 og fig. 2 shows an alternative form of advantages for use with the apparatus of fig. 1 and

fig. 3 viser en spindel som skal brukes i apparatet.fig. 3 shows a spindle to be used in the apparatus.

på fig. 1.on fig. 1.

På fig. 1 er apparatet til avsetning av tynne filmer bygget opp av en rotor 1 og en drivenhet 2 som er montert på In fig. 1, the apparatus for depositing thin films is made up of a rotor 1 and a drive unit 2 which is mounted on

en løftet fot 3. Drivenheten 2 er forbundet med rotoren 1 ved hjelp av lette tannhjul 4 og 5 og en tannrem 6. Drivenheten 2 a raised foot 3. The drive unit 2 is connected to the rotor 1 by means of light gears 4 and 5 and a toothed belt 6. The drive unit 2

kan bestå av en. enfaset induksjonsmotor med konstant hastighet og en magnetisk kopling. can consist of one. single-phase induction motor with constant speed and a magnetic coupling.

En spindel 7,som er drivforbundet med tannhjulene, roterer med en hastighet som er proporsjonal med magnetiserings-graden for den magnetiske kopling.. Hastighetsområdene for rotasjonen som rotoren 1 kan bringes opp i, kan reguleres ved å for-andre diametrene på tannhjulene 4 og 5 og lengden av remmen 6. A spindle 7, which is drive connected to the gears, rotates at a speed that is proportional to the degree of magnetization of the magnetic coupling. 5 and the length of the strap 6.

Spindelen 7 er montert i lagerhus 8 og bæres av kule-lagre 9 og 10 med dype kulebaner. Lagrene 9 og 10 er montert slik at de får et vinkelkontaktmønster under en svak trykkbelast-ning. Tannhjulet 5 er montert på den nedre ende av spindelen. The spindle 7 is mounted in a bearing housing 8 and is carried by ball bearings 9 and 10 with deep ball raceways. The bearings 9 and 10 are mounted so that they have an angular contact pattern under a weak pressure load. The gear wheel 5 is mounted on the lower end of the spindle.

En sylindrisk tallerken 11 er festet til den øvre ende av spindelen 7 ved hjelp av skruer 12. En sirkulær fordypning 13 finnes ved sentrum av tallerkenen 11 for opptagelse av det sentrale boss 14. Bosset 14 er innrettet til å holde en plan bærer, i dette tilfellet en skive 15 på tallerkenen 11 mot bevegelse på tvers. Skiven 15 kan være en hvilken som helst plan bærer som kan anbringes på tallerkenen 11. A cylindrical plate 11 is attached to the upper end of the spindle 7 by means of screws 12. A circular recess 13 is provided at the center of the plate 11 for receiving the central boss 14. The boss 14 is adapted to hold a planar carrier, in this in this case a disk 15 on the plate 11 against movement across. The disk 15 can be any planar support that can be placed on the plate 11.

Tallerkenen 11 er omgitt av en omhylning 15 som harThe plate 11 is surrounded by a casing 15 which has

en bunn 16, ringformet sidevegg 17 og en topp 18. Bunnen 16 er ringformet og har en ytre diameter som er 50'mm større enn diameteren for skiven. Bunnen 16 er koaksialt montert på lagerhuset 18. Sideveggen 17 er av stålblikk og har en innvendig flens 19 som fastlegger stillingen av sideveggen 7 i forhold til bunnen a bottom 16, annular side wall 17 and a top 18. The bottom 16 is annular and has an outer diameter which is 50'mm larger than the diameter of the disc. The base 16 is coaxially mounted on the bearing housing 18. The side wall 17 is made of sheet steel and has an internal flange 19 which determines the position of the side wall 7 in relation to the base

16. Flensen 19 er festet til bunnen ved hjelp av skruer 20. En ikke vist papirpakning kan legges mellom flensen 19 og bunnen 16 for å sikre en gasstett pakning ved grenseflaten. En ring 21 som er sveiset til sideveggen 17 bærer toppen 18 som kan være gjennom siktig. Ringen 21 har et ringformet spor 22 som inneholder en oljering slik at det blir tett mellom toppen 18 og sideveggen 17. Flensen 19 har også en oppadrettet ringformet flens 23 på oversiden. En ytterligere ringformet flens 24 er anbrakt på bunnen og er beregnet på å ligge inne i, men ikke i berøring med et ringformet spor 25 på undersiden av tallerkenen. Mellom flensene finnes det en rekke hull 26 gjennom bunnen av omhylningen. 16. The flange 19 is attached to the bottom by means of screws 20. A paper gasket, not shown, can be placed between the flange 19 and the bottom 16 to ensure a gas-tight gasket at the interface. A ring 21 which is welded to the side wall 17 carries the top 18 which can be transparent. The ring 21 has an annular groove 22 which contains an oil ring so that it becomes tight between the top 18 and the side wall 17. The flange 19 also has an upwardly directed annular flange 23 on the upper side. A further annular flange 24 is placed on the bottom and is intended to lie inside, but not in contact with, an annular groove 25 on the underside of the plate. Between the flanges there is a series of holes 26 through the bottom of the casing.

En sprøyteanordning 27 med filter er koaksialt montertA spray device 27 with filter is coaxially mounted

i toppen 18 ved hjelp av et mellomstykke 28 av metall utført som en ring med flens og anbrakt i en åpning 29 i lokket 18. Mellomstykket 28 er dimensjonert slik at utløpet 30 fra sprøyteanord-ningen 27 står et kort stykke over en konisk fordeler 31. Den koniske fordeler 31 er avtagbart montert på spindelen 7 og har glide-pasning i bosset 14. Toppunktet av den konus som dannes av toppen av fordeleren 31 har en spalte 32 for en skrutrekkerspiss. En alternativ utførelse for fordeleren 31 er vist på fig. 2, og den har der en avkortet kjegleformet flate og en sentral fordypning 33 for innføring av et verktøy. in the top 18 by means of an intermediate piece 28 made of metal designed as a ring with a flange and placed in an opening 29 in the lid 18. The intermediate piece 28 is dimensioned so that the outlet 30 from the spray device 27 stands a short distance above a conical distributor 31. The conical distributor 31 is removably mounted on the spindle 7 and has a sliding fit in the boss 14. The apex of the cone formed by the top of the distributor 31 has a slot 32 for a screwdriver tip. An alternative design for the distributor 31 is shown in fig. 2, and it has a truncated cone-shaped surface and a central recess 33 for inserting a tool.

Den utførelsesform for spindelen 7 som er vist på fig.The embodiment of the spindle 7 shown in fig.

3 har en aksial kanal 34 som er åpen mot omgivelsene, og som er tilsluttet jevnt fordelte radielle hull 35 i spindelhodet. 3 has an axial channel 34 which is open to the surroundings, and which is connected to evenly spaced radial holes 35 in the spindle head.

En ikke vist pumpe kan tilkoples åpningen 29 i toppenA pump, not shown, can be connected to the opening 29 in the top

av omhylningen slik at luft kan trekkes gjennom spindelkanalen 34, hullene 35 og hullene 26 i bunnen av omhylningen til pumpeut- of the casing so that air can be drawn through the spindle channel 34, the holes 35 and the holes 26 in the bottom of the casing to the pump outlet

løpet ved åpningen 29.the race at the opening on the 29th.

En ikke vist varmeanordning i form av et fleksibelt varmebånd er anbrakt rundt utsiden av sideveggene og er varme-isolert for å redusere varmetapet. Varmeanordningen er tilsluttet en ikke vist termostat som virker som en sikkerhetsbryter, og anordningen kan tilføres regulerbare energimengder. Energitilførsel-en varieres for å holde en konstant temperatur. Et termometer eller et termoelement (ikke vist) kan monteres over oversiden av skiven 15 i en holder som heller ikke er vist, og som er festet til omhylningens vegg. A heating device, not shown, in the form of a flexible heating band is placed around the outside of the side walls and is thermally insulated to reduce heat loss. The heating device is connected to a thermostat, not shown, which acts as a safety switch, and the device can be supplied with adjustable amounts of energy. The energy supply is varied to maintain a constant temperature. A thermometer or a thermocouple (not shown) can be mounted above the upper side of the disc 15 in a holder which is also not shown, and which is fixed to the wall of the enclosure.

Under bruk er det materi-ale som-filmen skal dannes av oppløst i et oppløsningsmiddel. For eksempel kan polystyren være oppløst i isooktan. During use, the material from which the film is to be formed is dissolved in a solvent. For example, polystyrene can be dissolved in isooctane.

Skiven 15 anbringes så på tallerkenen 11 og fordelerenThe disk 15 is then placed on the plate 11 and the distributor

31 trekkes til for å sikre skiven 15 på tallerkenen 11. Termo- meteret anbringes så i toppen av omhylningen og omhylningens lokk 18 settes på plass med mellomstykket 28 stående i åpningen 29. En.passende mengde oppløsningsmiddel tilføres omhylningen . 31 is tightened to secure the disk 15 on the plate 11. The thermometer is then placed at the top of the casing and the casing's lid 18 is put in place with the intermediate piece 28 standing in the opening 29. An appropriate amount of solvent is added to the casing.

slik at denne får en mettet atmosfære. Sprøyteanordningen 27 blir så fylt med en passende mengde flytbart materiale, og den fylte sprøyteanordning 27 anbringes i mellomstykket 28. so that this gets a saturated atmosphere. The syringe device 27 is then filled with a suitable amount of flowable material, and the filled syringe device 27 is placed in the intermediate piece 28.

Deretter dreies skiven 15 langsomt, og det flytbare materiale drives langsomt ut fra sprøyteanordningen over på fordeleren 31 som fordeler det flytbare materiale radielt over overflaten av skiven 15. Når det flytbare materiale er drevet ut, stanses rotasjonen av skiven 15 i en periode på fem min. foråt oppløsningen skal kunne fordele seg jevnt over skiveflaten. I denne periode da materialet faller til ro, fjernes sprøyteanord-ningen 27 og mellomstykket 28, og den ikke viste pumpe som for-trinnsvis er en peristaltisk pumpe, tilkoples omhylningen gjennom åpningen 29. The disk 15 is then rotated slowly, and the flowable material is slowly driven out from the spray device onto the distributor 31 which distributes the flowable material radially over the surface of the disk 15. When the flowable material has been driven out, the rotation of the disk 15 is stopped for a period of five minutes . before the solution must be able to distribute evenly over the disc surface. During this period when the material settles down, the spray device 27 and the intermediate piece 28 are removed, and the pump, not shown, which is preferably a peristaltic pump, is connected to the casing through the opening 29.

Etterat det avsatte materiale er komme til ro, roteres den plane bærer med høy hastighet i omtrent ett minutt. I denne rotasjonsperiode blir overskytende materiale .kastet av skiven slik at man får den ønskede materialtykkelse. Det meste av det flytbare materiale som kastes av holdes tilbake av den første oppadrettede ringformede flens 23. After the deposited material has come to rest, the planar carrier is rotated at high speed for approximately one minute. During this rotation period, excess material is thrown off the disc so that the desired material thickness is obtained. Most of the flowable material thrown off is retained by the first upwardly directed annular flange 23.

Den annen oppadrettede ringformede flens 24 virker sammen med sporet 25, som en labyrinttetning for å stanse even-tuelt materiale som ikke blir holdt tilbake av den første oppadrettede flens 23 slik at dette mafeériale ikke kommer frem til lagerhuset 8. Hullene 26 virker som utløp for mulig materiale som kommer inn mellom de to flenser. The second upwardly directed annular flange 24 acts together with the groove 25 as a labyrinth seal to stop any material that is not retained by the first upwardly directed flange 23 so that this material does not reach the bearing housing 8. The holes 26 act as outlets for possible material entering between the two flanges.

Etter den hurtige rotasjon stanses skiven i en periode på omtrent 30 min. foråt det flytbare materiale skal komme til ro, hvoretter pumpen og varmeanordningen koples til og filmen herdes. Fordeleren 31 bør løsnes like etterat herdingen er av-sluttet for at man skal unngå å rive opp det tynne lag. Når det gjelder polystyren tar hec&ingen tre timer. After the rapid rotation, the disk is stopped for a period of approximately 30 min. before the flowable material comes to rest, after which the pump and heating device are connected and the film is cured. The distributor 31 should be loosened immediately after curing has been completed in order to avoid tearing up the thin layer. In the case of polystyrene, hec&ing takes three hours.

Det beskrevne apparat kan anvendes for avsetning av film av termoplastmateriale på den ledende bærer som er beskrevet i britisk patent nr. 1.373.511. The described apparatus can be used for depositing a film of thermoplastic material on the conductive carrier described in British patent no. 1,373,511.

Ved en alternativ fremgangsmåte kan den første periode da materialet skal bringes til ro, innbefatte langsom rotasjon In an alternative method, the first period when the material is to be brought to rest may include slow rotation

av skiven 15.of disc 15.

Toppen 18 av omhylningen kan belegges med et elek-trisk ledende og gjennomsiktig materiale, f.eks. tinnoksyd, The top 18 of the casing can be coated with an electrically conductive and transparent material, e.g. tin oxide,

for å eliminere muligheten for at statiske ladninger skal trekke til seg partikler på undersiden av lokket, hvilke partikler senere faller ned på skiven eller platen når ladningen avtar under herdingen. Alternativt kan lokket lages av polert rust-fritt stål. to eliminate the possibility of static charges attracting particles on the underside of the lid, which particles later fall onto the disc or plate as the charge diminishes during curing. Alternatively, the lid can be made of polished stainless steel.

Claims

1. Apparatus for forming a uniform film on a planar support, characterized in that it comprises a rotatable plate, devices for detachably placing the planar support on the plate with the planar surfaces of the support perpendicular to the axis of rotation of the plate, a distributor placed for rotation together with the plate having at least a portion of the distributor projecting axially upwardly from the plate, which distributor is adapted to distribute flowable material radially outwardly on the upper of the flat surfaces of the carrier, a shroud surrounding the plate and the carrier, a feed device for supplying of a charge of flowable material to the distributor and means for placing the feeding device in the casings so that the outlet of the feeding device remains above the distributor.

2. Apparatus as specified in claim 1, characterized in that the part of the distributor which protrudes axially from the plate is designed as a cone whose apex lies at an axial distance from the plate.

3. Apparatus as stated in claim 1, characterized in that the part of the distributor which protrudes axially from the plate is designed with a truncated cone-shaped surface and a central reservoir for receiving the flowable material.

4. Apparatus as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the distributor is releasably placed on the plate and dimensioned to hold the planar carrier firmly against axial movement away from the plate when the distributor is mounted on it.

5. Apparatus as set forth in any one of the preceding claims, characterized in that the envelope comprises a transparent top, a bottom and a side wall section.

6. Apparatus as stated in claim 5, characterized in that devices for placing the feeding device are placed coaxially with the plate in the transparent top.

7. Apparatus as stated in claim 5 or 6, characterized in that the plate has an annular groove on the underside, and that the casing comprises a first upwardly directed annular flange which is attached to the bottom of the casing, coaxially with the plate, and with a diameter greater than the diameter of said plate, a further upwardly directed annular flange attached to the bottom of the casing and positioned so as to lie within but not in contact with said groove and a series of holes through the bottom of the casing, located between the flanges.

8. Apparatus as stated in any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for causing a gaseous material to flow through the envelopes over the area of the carrier, and means for heating the gaseous material..

9. Apparatus as set forth in claim 8, characterized in that the means for bringing the gaseous material to flow include an inlet channel in the main part of a drive spindle for the plate, and an outlet passage.

10. Apparatus as specified in claim 8 or 9, characterized in that the means for heating the gaseous material comprise a flexible heating band which is attached to the outside of the casing.

11. Apparatus as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the plate is operated via a magnetic coupling.

12. Apparatus as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the feeding device comprises a syringe with a filter.

13. Method of forming a uniform film on a planar carrier placed on a plate, characterized by depositing a charge of flowable material on a distributor surrounded by a planar carrier, which carrier on the plate plate is rotated with the axis of rotation through the distributor, in order to distribute the flowable material as a film over the carrier, after which the carrier is rotated as before, but at a significantly higher speed to throw off excess material from the carrier, taking into account the thickness of the desired film, after which the thin film is brought to rest.

14. Procedure as stated in claim 13, k a r a k •terized in that the deposited material is brought to rest on the carrier between the first rotation and the subsequent rotation.

15. Method as stated in claim 14, characterized in that the carrier is rotated slowly while the deposited material is allowed to come to rest.

16. Method as stated in any one of the preceding claims, characterized in that it is carried out in a dust-free environment.

17. Method as stated in any one of the preceding claims, characterized in that the flowable material is a soluble material dissolved in a solvent, and in that the method is carried out in an atmosphere saturated with solvent.

18. Method for producing a film of thermoplastic with a thickness of around 10 microns on a flat surface of a conductive disc, characterized by: a) placing a conductive disc on a plate in a substantially dust-free enclosure, b) supplying a charge of thermoplastic solvent to create a saturated atmosphere in the enclosure; c) depositing a liquid charge of thermoplastic in its solvent over the central region of the disc; d) rotation of the disc about its major axis to cause the charge of flowable material to flow over the upper side of the disc; e) rotating the disc at a higher speed to discard excess material not needed for the desired thickness and f) after which the film is brought to rest.