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在眾多對材料表面涂覆均勻性要求嚴苛的領域,勻膠機扮演著至關重要的角色。無論是半導體材料研發(fā)、生物材料物性分析,還是化工材料薄膜制備,勻膠機都能大顯身手。
勻膠機的工作原理基于離心力。在高速旋轉(zhuǎn)的基片上滴注各類膠液,離心力會使膠液均勻地涂覆在基片上。膜的厚度主要取決于勻膠機的轉(zhuǎn)速和溶膠的黏度。轉(zhuǎn)速越快,膠液受到的離心力越大,鋪展得越??;溶膠黏度越高,膠液流動越困難,形成的膜相對較厚。
該設備一般包含控制器和甩膠處理腔體兩大部分??刂破魅缤O備的 “大腦”,內(nèi)部預制的 PLC 程序段發(fā)揮著關鍵作用。不同型號的控制器功能差異較大。簡易型的如中科院微電子所開發(fā)的 KW - 4A,通過簡單的電控調(diào)速技術,將旋轉(zhuǎn)速度分為 2 - 3 個檔位,低檔用于甩開膠液,用于均勻涂布。而功能復雜的如 MYCRO 的 WS650 系列設備,可設定多達 20 個程序段來存儲不同材料的制備過程,每個程序段能設定 51 步速度改變,還能通過藍牙連接電腦,借助旋涂軟件進行定制化操作。甩膠處理腔體則是實際進行涂覆操作的場所。
勻膠機的應用極為廣。在 MEMS 微加工中,它可制備厚度小于 10 納米的薄膜。在光刻工藝中,約 1 微米厚光刻膠沉積層的制備也離不開勻膠機,光刻膠剝離時通常需以每秒 20 至 80 轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn) 30 到 60 秒。
在選購勻膠機時,有幾個關鍵要點。轉(zhuǎn)速的快慢和控制精度與旋涂層的厚度控制及膜層均勻性直接相關。國產(chǎn)部分勻膠機只能提供轉(zhuǎn)速范圍,無法精確標定實時轉(zhuǎn)速;進口勻膠機雖大多能標定轉(zhuǎn)速,但部分轉(zhuǎn)速精度缺乏國際標準認定,建議選擇有美國 NIST 標準等國際認定的產(chǎn)品。真空吸附系統(tǒng)的構(gòu)造也不容忽視,真空泵需為無油型且壓力標定準確。因為油污可能堵塞真空管道,降低真空吸附力,致使基片吸附不住出現(xiàn) “飛片”,甚至滴膠液進入真空管道系統(tǒng)造成堵塞。一些國外勻膠機通過聯(lián)動機制,當真空吸附力不足時不會啟動旋轉(zhuǎn),有效避免此類問題。對于半導體化工等行業(yè),材質(zhì)選擇至關重要。多數(shù)勻膠機采用不銹鋼或普通塑料材質(zhì),成本低但存在弊端,不銹鋼抗腐蝕性欠佳,普通塑料在高溫高壓下易變形,影響托盤水平度,進而影響旋涂效果。美國的部分型號采用天然聚丙烯(NPP)或聚四氟乙烯(特氟隆,PTFE)材質(zhì),具備綠色環(huán)保、強度大、抗沖擊等優(yōu)點。
總之,勻膠機憑借其獨特的工作原理和應用,在眾多領域發(fā)揮著不可替代的作用,而合理選購能讓其更好地滿足不同的使用需求。